基于三维弹性理论的平板振动精确化动力学方程的建立及分析

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyy_chj
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在土木工程和实际生活中广泛采用平板结构,其结构的动力学方程建模十分重要。已经有许多学者对平板的振动理论进行了研究,大部分理论是对三维弹性理论的一种简化,采用适合工程实际的一些假设来进行推导和研究。目前,对平板结构的分析计算所采用的控制方程主要适用于静荷载和较低振动频率的情况,随着科学技术的更新换代,这些方程已经难以适应实际的需要。因此,急需研究平板结构的精确化动力学控制方程,以用于分析高频下平板结构的振动问题。在高温作用下的结构或构件中,不仅承受着机械荷载的作用,而且还处于受热的工作环境中,常常会由于热冲击或者热效应等导致结构构件失效或破坏。因此,有必要研究平板之类典型低维结构的力热耦合机理和动力学建模。  与经典薄板理论和中厚板理论研究的计算推导方法不同,本文基于三维弹性动力学,利用三维弹性动力学中Boussinesq-Galerkin一般解,采用适当的规范条件,使用偏微分算子、解析函数理论和算子代数的方法等建立了平板弯曲和拉伸自由振动的精确化动力学方程。使用类似的方法,还分别给出了考虑横向和切向荷载作用的平板弯曲和拉伸振动的动力学控制方程,其中,为了有效地推导出控制方程和利用微分算子谱分解理论,引进了虚微分算子的概念以简化推导过程和扩展数学计算方法在力学中的应用。在得到控制方程后,通过将基于三维弹性动力学、其他平板理论和本文的精确化平板理论方程得到的频散曲线做对比来评价和分析平板精确化理论。通过对比分析可以得到,由于本文在推导时没有采用任何经典假设,因此,本文提出的平板动力学方程是较精确的,可用于求解厚板的振动和分析较高频率平板的振动模式。本文还分析和讨论了精确化平板理论的适用条件。  此外,本文基于三维热弹性动力学理论,研究了力热双向耦合作用下平板结构的动力学问题。采用微分算子谱分解和韦达定理相结合,发展了算子谱分解方法在平板结构动力学建模中的应用。选取适当的规范条件,首次在时域内分别建立了受热平板弯曲和拉伸振动的精确化动力学方程,并给出了某陶瓷材料平板结构振动的频散关系曲线,同时对该频散曲线进行了分析。通过分析可以得到,力热双向耦合作用对平板拉伸振动的影响要比弯曲振动的影响大一些。本文的结果是在没有采用工程假设的情况下推导得到的,因此得到的控制方程是较精确的。本文得到的平板力热耦合振动精确化方程可用于研究高温下平板结构力热耦合动力学,分析力热耦合机理以及结构的稳定性等。  本文采用分析和代数的方法来推导低维结构的动力学控制方程,这为推导结构的动力学方程提供了一种新的统一规范的方法。此方法可应用于其他结构形式振动问题的研究中。本文得到的平板振动理论可望能够用于航天航空,土木工程,热防护材料等领域中。
其他文献
学位
随着我国经济实力的不断提高,要求改变使用功能的旧建筑也越来越多,我各地政府也开始关注旧城改造问题,该问题已逐渐成为普遍关注的热点问题之一。在旧建筑改造的过程中,宽柱双梁
本文通过桩基础振动台试验研究,对预应力管桩在地震作用下的工作性能进行深入研究。通过本次试验对管桩-土-上部结构模型进行不同地震波作用下的测试,以分析管桩桩身产生的振
掺砾黏土广泛存在于自然界中,工程中也有较多的应用,如塌积土、泥石流地区的土石混合体、土石坝的掺砾心墙料、道路工程中的土石混合体填料等,研究这类土体的动力特性有重要的实
伴随着我国公共交通事业的发展,城市公交专用车道正面临着在运营不久后便出现严重损坏的问题。同时,废旧塑料和玄武岩纤维作为新兴的能够有效增强沥青路面综合性能的路用改性剂
钢筋混凝土筒仓具有容量大,占地小,施工比较方便,维修费用低等特点,因此被广泛广泛应用于煤炭、水泥、化工、电力、物流等领域中散状物料的储存。钢筋混凝土筒仓的仓壁是典型
微生物灌浆技术作为一种新型的地基处理技术,近些年来受到岩土工程和土木工程材料研究人员的高度重视。但实践中生物灌浆存在碳酸钙沉积不均匀、灌浆细菌在土壤中的扩散能力有
GFRP-钢管混凝土是由钢管混凝土与其外部包裹的GFRP片材组成,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)具有高强、轻质及耐腐蚀等优点,GFRP-钢管混凝土能够有效提高结构整体承载力,降低构
因高层建筑结构基频较低、单位体积质量(密度)和阻尼较小,风荷载常对结构设计起控制作用。荷载规范是指导工程结构设计的依据,2011年7月中国建筑科学研究院完成了《建筑结构荷
本论文介绍了一种利用BOTDA分布式光纤传感技术测量型钢水泥土搅拌桩芯材(即H型钢)受力变形的新方法。通过在H型钢表面布设分布式传感光纤,获取型钢水泥土搅拌墙在基坑开挖过