一种模拟冲击荷载作用下非均匀Timoshenko梁弯曲波传播的数值方法

发布时间：2022-01-05 10:58

　　为研究冲击荷载作用下非均匀Timoshenko梁弯曲波问题,对考虑剪切变形和转动惯性的Timoshenko梁进行空间离散构造出控制体,并在时间域上交替运用控制体平动方程和剪力-剪应变关系式以及交替运用控制体转动方程和弯矩-曲率关系式,通过转角关系式建立平动和转动问题之间的联系,给出研究非均匀Timoshenko梁弯曲波传播的数值方法。通过两端无约束均匀圆形截面梁弯曲波的传播问题为例,与有限差分法进行对比验证了所提方法数值计算的准确性和有效性;冲击荷载作用下,针对几何不均匀的阶梯形悬臂梁弯曲波传播问题进行研究,结果表明:弯曲波在梁中的传播速度约为3 600 m/s。梁中控制体的转动惯性不可忽略,整体变形中的剪切变形部分不能忽略;危险截面不发生在悬臂梁的固定端处,也不在截面的变化处。所提方法适合于模拟冲击荷载作用下几何和材料非均匀Timoshenko梁中弯曲波的传播问题,是一种从波动理论角度研究冲击荷载作用下Timoshenko梁动力响应问题的有力工具。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2019,19(08)北大核心

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
1 Timoshenko梁控制方程
2 计算方法
    2.1 力学模型的建立
    2.2 算法实现
3 数值算例
    3.1 两端无约束均匀圆形截面梁弯曲波的传播问题
    3.2 几何不均匀的阶梯形悬臂梁弯曲波传播问题
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]谱元法分析周期变截面梁振动带隙特性[J]. 高付超,吴志静,李凤明.  科学技术与工程. 2018(17)
[2]解析型弹性地基Timoshenko梁单元[J]. 李静,蒋秀根,王宏志,罗双,夏文忠,李潇.  工程力学. 2018(02)
[3]考虑质量偏心Timoshenko梁的弯-纵耦合固有振动特性研究[J]. 王剑,张振果,华宏星.  振动与冲击. 2015(19)
[4]剪切系数对Timoshenko梁模型影响研究[J]. 王乐,冷德新.  导弹与航天运载技术. 2015(03)
[5]修正Timoshenko梁自由振动及Euler梁误差分析[J]. 徐梅玲,叶茂,付明科,任珉.  科学技术与工程. 2015(15)
[6]基于辛理论的Timoshenko梁波散射分析[J]. 吴锋,徐小明,高强,钟万勰.  应用数学和力学. 2013(12)
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[8]Hamilton体系中Timoshenko梁冲击问题的描述和求解[J]. 邢誉峰,钱志英.  振动工程学报. 2005(03)



本文编号：3570228