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剪切可变形梁非线性静态响应的精确解
  • ISSN号:1000-4939
  • 期刊名称:《应用力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O343.5[理学—固体力学;理学—力学]
  • 作者机构:兰州理工大学理学院,兰州730050
  • 相关基金:国家自然科学基金(11472123); 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室开放课题(SV2014-KF-04)
中文摘要:

本文给出了纵横向载荷作用下,梁非线性静态问题的精确解。基于非线性一阶剪切变形梁理论,导出了梁非线性静态问题的基本方程。将三个非线性方程化简为一个关于横向挠度的非齐次四阶非线性积分-微分方程,当只有轴向载荷作用时,该方程和相应的边界条件构成微分特征值问题。直接求解该方程,得到了梁非线性静态变形闭合形式的解,这个解显式地给出了梁的变形与外载荷之间的非线性关系,描述了梁变形后的非线性平衡路径。利用这个解,得到了梁临界屈曲载荷的一阶结果与经典结果。为考察载荷、长高比以及边界条件的影响,根据得到的解析解给出了一些数值算例,并讨论了梁不同阶屈曲模态下非线性静态响应的一些性质。结果表明:对应于方程特征参数λ的不同取值区间,梁的轴向载荷-挠度曲线有不同的解支;而对应于参数λ的同一取值区间,梁分别对应两个不同的屈曲模态。

英文摘要:

An exact, closed form, solution is obtained for the nonlinear static responses of beams subjected to transversally and axially loading. The nonlinear first-order shear deformation beam theory is employed to derive the basic equations for the nonlinear static responses of beams and three equations are reduced to a single nonlinear fourth-order integral-differential equation governing the transverse deformations; the equation and the corresponding boundary conditions lead to a differential eigenvalue problem when the beam is subjected to axially loading only. And the nonlinear equation is directly solved without any use of approximation and a closed-form solution for the nonlinear static responses is obtained. The exact solution explicitly expresses the nonlinear relation between the applied load and deformation of the deformed beam and describes the nonlinear equilibrium paths of the deformed beam. By using the solution, one can obtain critical buckling load for the shear deformable beams or classical ones. Based on the exact solutions obtained, the numerical analyses are carried out to investigate some properties of the nonlinear static responses for the beams with different buckling modes. The results show that the load-deflection curve for beams has many different branches corresponding to different value intervals of the parameter, λ, while for same value interval of the parameter, λ, beam has two different deformed configurations for a given load.

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期刊信息
  • 《应用力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:西安交通大学
  • 主编:陈宜亨
  • 地址:西安市咸宁西路28号西安交通大学
  • 邮编:710049
  • 邮箱:cjam@mail.xjtu.edu.cn
  • 电话:029-82668756
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4939
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1112/O3
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)及我国力学类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8573