隨著工程技術的飛速發(fā)展,在橋梁、建筑和航空航天等設計過程中,因等截面梁難以滿足強度的需求,越來越多的變截面梁得到了廣泛的應用。但是變截面梁的控制方程為變系數(shù)微分方程,對其模型求解一般采用近似解法,較難獲得高精度解。根據(jù)變截面梁的結構特點,本文基于能量等效法,開展對變截面梁等效模型研究,給后續(xù)優(yōu)化工作帶來極大的便利。首先,本文論述了變截面梁的研究背景與意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及其在擺臂上的關鍵技術與難點,基于Timoshenko梁理論和Euler-Bernoulli梁理論確定了合適的方法和基本參數(shù),為推導和驗證變截面梁等效多模態(tài)模型奠定了良好的基礎。其次,基于能量法中應變能等價原理和Euler-Bernoulli梁理論基礎,將不同截面的梁進行模型化,分別推導出圓截面梁、矩形截面梁和梯形截面梁的單元剛度矩陣及其質(zhì)量矩陣。其推導過程主要是通過拉格朗日插值函數(shù)獲得截面參數(shù),再利用高斯積分求積法求解計算等效慣量矩,并將等效慣量矩代入等截面梁的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣中,即可得到變截面梁的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。在SolidWorks軟件中建立相關的變截面梁三維模型,導入ABAQUS中,并對所推導的不同截面的...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
    1.3 本論文的研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 研究內(nèi)容
第二章 梁單元的理論基礎
    2.1 引言
    2.2 梁的基本概述
    2.3 Euler-Bernoulli梁理論(只考慮變形的情況)
    2.4 Timoshenko梁理論(包含橫向剪切變形)
    2.5 本章小節(jié)
第三章 變截面梁剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的推導
    3.1 引言
    3.2 變截面梁剛度矩陣
        3.2.1 應變能的基本概述
        3.2.2 圓形變截面梁推導
        3.2.3 矩形變截面梁推導
        3.2.4 梯形變截面梁推導
        3.2.5 整體坐標系中的剛度矩陣
    3.3 ABAQUS建模及驗證
        3.3.1 圓形變截面梁驗證
        3.3.2 矩形變截面梁驗證
        3.3.3 梯形變截面梁驗證
    3.4 ADAMS建模及驗證
    3.5 本章小結
第四章 等效剛體模型分析
    4.1 引言
    4.2 結構模態(tài)分析的基本理論
        4.2.1 概述
        4.2.2 結構模態(tài)分析的基本原理
        4.2.3 多模態(tài)分析
    4.3 模態(tài)分析
        4.3.1 MATLAB固有頻率計算
        4.3.2 等效剛度計算
        4.3.3 ADAMS仿真分析
    4.4 本章小結
結論與展望
    結論
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間申請的發(fā)明專利
致謝



本文編號：3803969