文中给出了含边裂纹正交各向异性板问题的特征函数展开式,然后利用变分法及边值条件确定展开式中的未知系数,从而可求得裂端应力强度因子.该方法即可应用于应力边界值和位移边界值问题,又适应混合边界值问题.数值计算结果证实了该方法的有效性.

U型波纹管是现代管道系统中最常见的一种位移补偿器,它由环板和具有正、负GaUss曲率的半圆环壳组成,在管道所传输的介质的压力作用下会发生屈曲.其中环向屈曲最为复杂,精确的理论分析非常困难,有限元分析也不多见.作者在分析前人工作的基础上,以圆环壳段为单元(特定的旋转壳段单元,能自动退化成环板单元),限于弹性范围和线性化特征值问题,对介质压力作用下U型波纹管及其相关结构(圆环板、圆环壳、半圆环壳)的环向屈曲问题进行了分析.考虑了结构屈曲前的弯曲,计及压力的二次势能,导出的应力刚度矩阵和载荷刚度矩阵是非对称的.全部工作分为三部分:(Ⅰ) 基本方程,环板的屈曲;(Ⅱ) 圆环壳、半圆环壳的屈曲;(Ⅲ) 波纹管平面失稳的机理.本文为第一部分,除推导公式外,对不同边界和不同内外径之比的环板在径向均匀压力作用下的环向屈曲进行了...

为进一步揭示绕流现象的形成机理,本文分别对处于层流稳态区、尾流过渡区、剪切层转换区Re分别为26、200、1.4×105的三种典型流态下的单圆柱绕流进行了二维数值模拟研究。Re为26时应用层流模型直接求解N-S方程,而Re分别为200、1.4×105时使用大涡模拟的方法进行计算。数值模拟很好地再现了稳定的涡旋结构、周期性交替脱落的卡门涡街结构、不规则的涡旋结构,在此基础上分析了尾流结构的基本特征及其压强分布规律、平均的流场特性、积分参数（如升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔等）,并与有关研究成果进行了对比。研究发现,采用不同流动介质时流场特性有所差异,空气为介质时的计算结果更符合实验的成果,而水为介质时计算结果偏差较大,这主要是由尾流涡旋产生的不合理负压造成的。

提出一种基于准则法的平面连续体结构拓扑优化方法.该方法根据单元在结点处的厚度或应力值决定删除单元或将矩形单元退化为三角单元,使迭代过程更加平稳.在一定的计算量下,提高了计算精度,减少了迭代次数,使优化结构的边界更加光顺.该方法可同时应用于等厚度和变厚度平面连续体的拓扑优化问题.本文推导了变厚度矩形有限单元的刚度矩阵,并给出了相应的拓扑优化迭代方法.

从力的平衡方程出发,考虑机电耦合效应,推导了含压电材料的桁架结构稳定性的有限元方程.通过数值算例分析表明,机电耦合效应对桁架结构的稳定性影响较大,而电压对结构稳定性的影响相对较小,压电杆的优化布置能够有效地提高结构稳定性.

利用叶开源和刘人怀提出的修正迭代法,导出了两端铰支、对称正交铺层的浅拱在均布载荷作用下的三次近似特征关系式,进而分析了结构几何参数、铺层数等对于‘跳跃失稳'临界载荷的影响,并通过与‘动力失稳'临界载荷的比较,讨论了两个‘失稳'概念的区别.

提出了一种分析构架式结构展开过程的有效算法.基于含多余广义坐标的动力学普遍方程,利用约束雅可比矩阵的零空间基引入一组准速率,得到独立的展开过程分析的动力学微分方程.为提高展开模拟的数值精度,文中提出了一种控制展开过程几何违约、速度违约和能量违约的数值稳定算法.该算法求解效率高,能和任意数值积分方法结合使用,能分析大型的构架式可展结构的展开过程.

鉴于结构随机振动响应有限元分析的复杂性,本文提出了一种工程简化分析方法,以便于工程人员应用.它可以直接利用结构模型试验数据,从而保证分析结果具有足够的精度.

复杂结构动态应力的准确计算是一个没有圆满解决的问题.本文以最小余能原理为基础,提出了计算结构动态应力的最小余能法.该方法采用二次分析思想,首先采用常规有限元对结构进行适当离散,计算输出结构所需应力区域的有限元结点位移和加速度动力时程反应,再应用最小余能法计算所求部位的动态应力值.这种方法的优点是它可以与现有的有限元程序有机结合,方便使用;动应力在区域内的分布规律可以由计算者根据具体情况而确定,一般情况下,可以选用二次曲线来逼近动应力在区域内的实际分布,避免了常规有限元法计算结构动应力时必须对单元形函数求导的做法,从而提高了动应力计算精度.计算结果表明:本文方法计算结构动态应力结果较常规有限元法的计算结果有明显改进,特别是当结构变化剧烈时,改进效果更为明显.

为了对层合壳体结构进行准确和有效的分析,给出了基于分片参数曲面描述的适用于层合壳体结构分析的分片Ritz法.该方法首先将壳体结构的参考曲面进行分片处理,利用参数曲面来描述分片的壳体参考曲面并将分片按照C0连续性进行拼接.构造壳体参考曲面分片上的具有参数曲面特征的Ritz法的试解函数,并得到相应问题的泛函和控制方程.最后给出了两个典型的层合壳体结构的数值算例,结果表明该方法准确有效.