悬臂矩形薄板自由振动分析的有限积分变换法
2012-01-23高嫄嫄
土木工程与管理学报 2012年4期
关键词:振动
钟 阳, 高嫄嫄, 田 斌, 李 锐
(1.大连理工大学 建设工程学部, 辽宁 大连 116024; 2.中国路桥工程有限责任公司科技部, 北京 100011)
桥梁工程中的桥面板、高速公路中的水泥混凝土路面、机场跑道以及各种房屋建筑中的楼板等,都是以弹性薄板为力学模型进行计算的。弹性薄板的分析一直是学术界和工程界研究的重点,但寻求其精确解是相当困难的。特别是对于弹性薄板的动力问题的求解,无论是在力学和数学方面都是难题。近年来,曲庆璋从能量角度,并且人为的预设挠度函数,求得了弹性薄板振动问题的级数解[1];成祥生利用变分原理分析了悬臂板弯曲、稳定和振动问题[2];曹国雄用叠加法分析了固支弹性薄板的固有频率[3],曹志远用梁函数法分析了弹性矩形薄板的振动问题[4],Leissa、何福保利用Reileigh-Ritz法分析了弹性地基上四边自由矩形薄板振动问题[5~7]。上述各种求解方法主要为叠加法[8~12]和傅立叶级数半逆解法[13,14],这两种方法不仅计算量大,而且都需要预先人为地选取挠度函数,但挠度函数的选取具有一定的任意性,无确定规律可循。
悬臂矩形薄板的求解一直是弹性力学中难点问题之一,原因是其控制方程为高阶偏微分方程且含有两个自由角点,边界条件复杂,直接求解非常困难,而积分变换方法是求解高阶偏微分方程强有力的工具,利用该方法可将高阶偏微分方程转化为易于求解的线性代数方程组,通过线性方程组的求解,并进行相应的积分逆变换,即可得到实际问题的精确解,因而使问题的求解过程得到了极大简化。……
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