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动力分析的基本方程是指以速度、加速度和位移为基本未知函数,通过动态本构关系和几何方程,建立以位移等量来表示的运动方程。在不同的力学状态下,弹塑性梁在动力作用下的本构关系也随之变化,动力分析的基本方程也就不同。结构的运动在一般情形下按先后顺序可分为三个阶段:
(1) 初始弹性阶段。
(2) 应力加载过程,也就是塑性变形发展阶段
(3) 应力卸载过程,也就是相继弹性阶段
梁各个阶段的运动按照先手顺序叫做第一相、第二相、第三相……要想得到梁的运动规律,就只有对梁的各个相的运动进行分析。弹塑性梁的第一相运动一般都是初始弹性的,所以第一阶段也叫做弹性相。下面将分析第一相运动的基本方程求解的基本方法。
梁在第一相的运动方程为
(1-1)
式中, 为梁的挠度,
令 ,得到梁自由振动的微分方程
(1-2)
用分离变量法,令 表示坐标 的函数, 表示时间的函数,得
(1-3)
将式(1-3)代入式(1-2),得到
(1-4)
其中, 表示待定的常数
所以可以得到关于 的微分方程为
(1-5)
其中 表示梁跨长度
(1-6)
式(1-5)的解为
(1-7)
得到关于 的微分方程为
(1-8)
解为
(1-9)
式(1-9)表示梁的挠度随时间的变化,式(1-7)表示的是梁自由振动的振型,它是关于 、 、 、 四个代数的齐次方程式,可以根据梁的边界条件求出。要使 、 、 、 有非零解,只有让 取特殊的数值,也就可以由此确定特征值 和系数的比,因此就确定了梁
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