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单轴对称截面圆弧拱平面外稳定性研究 被引量：12
1
作者 杨永华 吴杰 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期27-32,共6页
根据变分原理推导了任意开口薄壁截面曲梁的稳定平衡方程。单轴对称截面圆弧拱在均布径向荷载(均匀受压)或两端作用大小相等、方向相反的端弯矩(均匀弯曲)作用下,平衡方程中曲率平面内的变形和曲率平面外的变形相互独立,故要么发生曲率... 根据变分原理推导了任意开口薄壁截面曲梁的稳定平衡方程。单轴对称截面圆弧拱在均布径向荷载(均匀受压)或两端作用大小相等、方向相反的端弯矩(均匀弯曲)作用下,平衡方程中曲率平面内的变形和曲率平面外的变形相互独立,故要么发生曲率平面内弯曲失稳,要么发生曲率平面外的弯扭失稳。给出单轴对称截面圆弧拱在这两种受力情况下平面外屈曲荷载的理论解答。通过一些无碍结果的近似使所得公式形式简洁,便于在工程中应用。最后给出了计算实例,与已有的文献进行比较,并使用通用有限元软件ANSYS进行了模拟,分析结果与该文计算结果吻合,证明了所得公式的正确性。 展开更多
关键词 圆弧拱 单轴对称截面 平面外稳定 稳定平衡方程 弯扭屈曲荷载 理论解
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水平弹性支承圆弧钢拱的平面内极限承载力研究 被引量：12
2
作者 杨洋 童根树 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期45-54,共10页
支承于其他结构构件上的拱的支座约束可以用拱脚处的水平弹簧进行等效替代。利用ANSYS有限元程序,在考虑了几何缺陷、残余应力和材料非线性的基础上,采用大挠度变形理论对水平弹性支承拱进行了研究,分析了其极限强度和失稳特征。针对工... 支承于其他结构构件上的拱的支座约束可以用拱脚处的水平弹簧进行等效替代。利用ANSYS有限元程序,在考虑了几何缺陷、残余应力和材料非线性的基础上,采用大挠度变形理论对水平弹性支承拱进行了研究,分析了其极限强度和失稳特征。针对工字形截面,研究了不同荷载工况下支座刚度对拱的承载力的影响,得到了两者之间的变化关系和极限状态下支座位移的计算公式。使用已有的两铰圆弧拱设计公式对弹性支承拱进行了验算,并提出了实用的简化设计准则。 展开更多
关键词 圆弧拱 平面内稳定 弹塑性 极限承载力 弹性约束
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基础竖向多频参数激励下圆弧拱平面内动力失稳研究 被引量：8
3
作者 钟子林 刘爱荣 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期53-64,共12页
地震波、冲击波、环境振动激励会通过地基基础传递到拱上,致使拱发生动力失稳失去承载能力。为深入研究拱在基础竖向激励下的动力稳定性,该文基于能量法,建立了基础竖向激励下圆弧拱平面内动力稳定能量方程,利用哈密顿原理得到了拱面内... 地震波、冲击波、环境振动激励会通过地基基础传递到拱上,致使拱发生动力失稳失去承载能力。为深入研究拱在基础竖向激励下的动力稳定性,该文基于能量法,建立了基础竖向激励下圆弧拱平面内动力稳定能量方程,利用哈密顿原理得到了拱面内径向和切向振动的耦合控制方程,求解了圆弧拱平面内失稳前的动轴力与动弯矩解析解。引入拱轴线不可压缩假设,解决了圆弧拱平面内动力控制方程的解耦问题。利用伽辽金法建立了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内二阶常微分动力稳定方程,运用多尺度法推导了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内动力失稳的临界激励频率解析公式,得到了圆弧拱同时发生一阶反对称参数共振和二阶正对称共振失稳的动力不稳定域,并利用有限元数值分析验证了理论解析解的正确性。进一步分析了拱矢跨比、长细比和圆心角对动力不稳定域的影响。 展开更多
关键词 圆弧拱 基础竖向多频激励 平面内失稳 多尺度法 动力不稳定域
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实腹式等截面纯压钢拱的平面内弹性屈曲系数 被引量：5
4
作者 林冰 郭彦林 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2008年第2期83-86,82,共5页
利用有限单元法对静水压力作用下的圆弧钢拱、沿水平轴分布的竖向均布荷载作用下的抛物线钢拱、沿拱轴线分布的竖向均布荷载作用下的悬链线拱的平面内弹性屈曲进行研究，考虑了屈曲前变形、剪切变形及长细比的影响。得到了三铰拱、两铰... 利用有限单元法对静水压力作用下的圆弧钢拱、沿水平轴分布的竖向均布荷载作用下的抛物线钢拱、沿拱轴线分布的竖向均布荷载作用下的悬链线拱的平面内弹性屈曲进行研究，考虑了屈曲前变形、剪切变形及长细比的影响。得到了三铰拱、两铰拱、固定拱的弹性屈曲系数的数值解。对数值解与传统的经典解进行了对比分析，数值解具有更高的精度。计算结果表明，长细比大约在20～50的范围内时，经典解具有很大的误差，用屈曲系数经典解得到的计算长度系数来进行这类纯压拱的平面内稳定性设计将非常不安全。 展开更多
关键词 等截面纯压钢拱 弹性屈曲系数 圆弧拱 抛物线拱 悬链线拱
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倒三角形截面板管连接式钢圆弧拱在平面内的稳定承载力研究 被引量：5
5
作者 何海玉 袁波 +1 位作者 马信欣 尹浩熹 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期216-224,共9页
采用理论推导与数值模拟相结合的方法,对倒三角形截面板管连接式钢圆弧拱在平面内的弹性屈曲和弹塑性屈曲进行了深入研究。首先,理论推导了拱的截面剪切刚度,并提出了拱在全跨均布径向荷载作用下的弹性屈曲公式。此外,还提出了避免连接... 采用理论推导与数值模拟相结合的方法,对倒三角形截面板管连接式钢圆弧拱在平面内的弹性屈曲和弹塑性屈曲进行了深入研究。首先,理论推导了拱的截面剪切刚度,并提出了拱在全跨均布径向荷载作用下的弹性屈曲公式。此外,还提出了避免连接板和弦杆在拱发生整体弹性失稳之前发生局部失稳的限制条件。然后,分别研究了在全跨均布径向荷载和全跨均布竖向荷载作用下,拱的整体弹塑性失稳机理。结果表明,在全跨均布径向荷载下,拱在1/4跨和3/4跨附近的弦杆会发生屈服,最终发生拱的整体弹塑性失稳。基于数值结果,建立了拱在全跨均布径向荷载作用下的稳定曲线,并针对拱发生整体弹塑性屈曲提出了相应的稳定承载力设计公式。在全跨均布竖向荷载作用下,钢拱发生整体失稳时,在拱脚两端附近的下弦杆会进入屈服。同样地,本文也提出了拱在全跨均布竖向荷载作用下,发生整体弹塑性失稳时的稳定极限承载力设计公式。本文所建议的公式与有限元结果符合得较好,可供实际工程设计参考。 展开更多
关键词 板管连接式钢拱 圆弧拱 平面内失稳 极限承载力设计
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圆弧拱考虑一般缺陷的面内屈曲 被引量：4
6
作者 易壮鹏 赵跃宇 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期721-724,共4页
研究了几何缺陷、荷载非均匀分布和支座沉陷对圆弧拱面内屈曲的影响。基于能量的变分原理推导了考虑缺陷的微分方程,得到了外荷载和轴力的关系式以及径向位移的表达式。从微分方程出发用摄动法对屈曲荷载的缺陷敏感性进行了分析,得到了... 研究了几何缺陷、荷载非均匀分布和支座沉陷对圆弧拱面内屈曲的影响。基于能量的变分原理推导了考虑缺陷的微分方程,得到了外荷载和轴力的关系式以及径向位移的表达式。从微分方程出发用摄动法对屈曲荷载的缺陷敏感性进行了分析,得到了屈曲荷载的近似表达式。结果表明近似解与精确解吻合良好;正对称屈曲荷载对正对称缺陷参数十分敏感;反对称缺陷参数对反对称屈曲荷载影响显著而正对称缺陷参数影响很小。 展开更多
关键词 圆弧拱 一般缺陷 面内屈曲 变分原理 摄动分析
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圆弧拱的面内非线性动力学分析 被引量：4
7
作者 赵跃宇 劳文全 冯锐 《动力学与控制学报》 2006年第2期122-126,共5页
对圆弧拱面内自由振动的频率和非线性内共振现象进行了研究.通过假设满足位移边界条件的振型函数对圆弧拱的面内非线性方程进行Galerkin一阶模态截断,先对派生系统的线性频率进行求解,就不同参数对频率的影响进行分析;然后利用多尺度法... 对圆弧拱面内自由振动的频率和非线性内共振现象进行了研究.通过假设满足位移边界条件的振型函数对圆弧拱的面内非线性方程进行Galerkin一阶模态截断,先对派生系统的线性频率进行求解,就不同参数对频率的影响进行分析;然后利用多尺度法对离散模型进行求解.结果表明:截面高度对径向振动频率有显著影响,但是对切向振动频率影响很小;另外,就本文方程而言,可能存在三种内共振形式,但内共振现象的产生与否还决定于圆弧拱的边界条件. 展开更多
关键词 圆弧拱 频率 内共振 派生系统 多尺度法
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水平弹性支承圆弧钢拱的几何非线性稳定研究 被引量：3
8
作者 黄山 杨洋 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2013年第15期131-135,141,共6页
钢拱常支承于其他结构上,拱脚在水平方向很难做到完全的刚性支承,拱的支座约束可以用拱脚处的水平弹簧进行等效替代。利用ANSYS有限元程序,采用大挠度变形理论对水平弹性支承拱进行了研究,分析了其平面内屈曲模态和失稳特征,对影响失稳... 钢拱常支承于其他结构上,拱脚在水平方向很难做到完全的刚性支承,拱的支座约束可以用拱脚处的水平弹簧进行等效替代。利用ANSYS有限元程序,采用大挠度变形理论对水平弹性支承拱进行了研究,分析了其平面内屈曲模态和失稳特征,对影响失稳的支座约束刚度、长细比、圆心角和几何初始缺陷等因素进行了深入的探讨。通过构造反映支座约束程度的弹性柔度系数,拟合得到了非线性极限荷载及支座水平位移的计算表达式,并具有良好的精度。理论分析结果表明,在工程设计中应考虑支座约束对拱的影响,并可以利用弹性柔度系数对承载力和支座位移进行定量分析。 展开更多
关键词 圆弧拱 几何非线性 屈曲模态 极限荷载 弹性约束
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GDQR求解变截面圆拱的屈曲问题 被引量：1
9
作者 杨永波 梁枢平 王齐武 《工程建设与设计》 2003年第12期11-14,62,共5页
给出了两端不可压缩变截面拱的屈曲方程,用广义微分求积法则(GDQR)分析了不变截面拱的屈曲问题后,又将该方法引伸到另外三种变截面圆拱的屈曲问题,求出了在三类边界条件下第一类和第二类稳定性的屈曲荷载。求解过程中,使用了Lagrange和C... 给出了两端不可压缩变截面拱的屈曲方程,用广义微分求积法则(GDQR)分析了不变截面拱的屈曲问题后,又将该方法引伸到另外三种变截面圆拱的屈曲问题,求出了在三类边界条件下第一类和第二类稳定性的屈曲荷载。求解过程中,使用了Lagrange和Cheby-shev两种权系数矩阵,并作比较。结果表明,用GDQR求解不变截面或变截面屈曲问题时,方法简单,易于理解且精度高。使用这两种权系数,求解Chebyshev权系数时要用到符号编程,比较耗时,但是该方法相对Lagrange法收敛性要好。 展开更多
关键词 GDQR 变截面 圆拱 屈曲
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弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷的面内屈曲特性 被引量：1
10
作者 易壮鹏 王连华 +1 位作者 涂光亚 唐金晶 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第3期44-49,共6页
通过变分原理推导了弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷时的平衡方程,得到了外荷载与径向位移和轴力的关系,以及圆弧拱发生跳跃和分岔屈曲的平衡条件.用解析法和有限元法分析了几何缺陷和弹性支撑刚度对面内稳定性的影响.研究结果表明,两种方... 通过变分原理推导了弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷时的平衡方程,得到了外荷载与径向位移和轴力的关系,以及圆弧拱发生跳跃和分岔屈曲的平衡条件.用解析法和有限元法分析了几何缺陷和弹性支撑刚度对面内稳定性的影响.研究结果表明,两种方法在展开角较小时吻合良好;几何缺陷对屈曲路径有一定的影响,而弹性支撑刚度对跳跃屈曲的路径和临界值均有显著影响. 展开更多
关键词 圆弧拱 面内屈曲 几何缺陷 弹性支撑 变分原理
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Maxwell模型粘弹性圆拱固有振动 被引量：1
11
作者 姚春梅 《佳木斯工学院学报》 1998年第4期408-411,共4页
采用Maxwell模型对粘弹性圆拱的固有振动进行分析,并讨论了粘弹性对圆拱固有振动频率的影响.
关键词 Maxwell模型 粘弹性 圆拱 频率 振动
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弹性支承圆弧钢浅拱弹塑性极限承载力分析 被引量：1
12
作者 卢鹏 李涛 芦燕 《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》 2016年第4期21-27,共7页
实际工程中许多拱结构支承于其他结构之上,下部结构对拱脚的约束并非完全刚性,在这种情况下拱脚约束可以简化为水平和转动弹性约束。采用ANSYS有限元分析软件,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的基础上,针对工字形截面水平和转... 实际工程中许多拱结构支承于其他结构之上,下部结构对拱脚的约束并非完全刚性,在这种情况下拱脚约束可以简化为水平和转动弹性约束。采用ANSYS有限元分析软件,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的基础上,针对工字形截面水平和转动弹性支承圆弧钢拱进行了参数化分析。研究了不同荷载工况下水平和转动弹性支承拱的弹塑性极限承载力、极限状态下拱脚的支座位移,对已有的设计公式进行了修正。 展开更多
关键词 圆弧拱 弹塑性极限承载力 弹性支承
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初始缺陷圆弧拱面内非线性失稳实验研究 被引量：1
13
作者 尹宸哲 禹奇才 +2 位作者 刘爱荣 卢汉文 张骏峰 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期87-93,共7页
针对几何缺陷圆弧拱的面内非线性弹性失稳,利用自行设计的位移加载装置进行了实验研究,实时测量了圆弧拱在加载全过程的力-位移曲线,并跟踪了圆弧拱的实时变形情况和失稳模态,获得了圆弧拱的失稳平衡路径、缺陷圆弧拱的失稳上极值点和... 针对几何缺陷圆弧拱的面内非线性弹性失稳,利用自行设计的位移加载装置进行了实验研究,实时测量了圆弧拱在加载全过程的力-位移曲线,并跟踪了圆弧拱的实时变形情况和失稳模态,获得了圆弧拱的失稳平衡路径、缺陷圆弧拱的失稳上极值点和下极值点。将实验结果与理想状态拱的有限元数值计算结果进行了比较,揭示了圆弧拱矢跨比、初始几何缺陷对拱失稳极值点和失稳模态的影响。研究表明:1)初始几何缺陷影响了拱的荷载位移曲线,使得上极值点和下极值点偏离了理想曲线;2)初始几何缺陷使得圆弧拱在不稳定平衡路径中呈现出反对称变形趋势;3)随着矢跨比的增加,圆弧拱的前屈曲失稳临界荷载逐渐增大,结构的承载能力随之提高;4)初始几何缺陷对拱的前屈曲失稳模态的影响较后屈曲失稳模态大。 展开更多
关键词 圆弧拱 缺陷 面内失稳 非线性 集中力
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径向均布荷载下弹性约束圆弧拱的屈曲分析 被引量：1
14
作者 胡鑫 马连生 《甘肃科学学报》 2015年第4期10-13,共4页
采用线性方法研究了面内径向均布载荷作用下,轴向及径向为弹性支撑圆拱的面内屈曲问题,得到了圆拱临界载荷的解析解。该结果可以退化成铰支支座形式时圆拱的临界载荷结果。最后利用所得到的解析结果,分析了轴向及径向弹簧刚度分别对圆... 采用线性方法研究了面内径向均布载荷作用下,轴向及径向为弹性支撑圆拱的面内屈曲问题,得到了圆拱临界载荷的解析解。该结果可以退化成铰支支座形式时圆拱的临界载荷结果。最后利用所得到的解析结果,分析了轴向及径向弹簧刚度分别对圆拱临界载荷的影响,研究结果对实际工程有一定的指导意义。 展开更多
关键词 圆弧拱 弹性约束 弹簧刚度 临界荷载 屈曲
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井下新型圆弧拱形分体上翻式防水闸门的研究
15
作者 温欣颖 温毅 《山西煤炭》 2011年第7期29-31,共3页
介绍了圆弧拱形可分体式上翻式防水闸门的设计过程及圆弧拱形可分体式上翻式防水闸门的特点。
关键词 圆弧拱 上翻分体式防水闸门
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集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内非线性弹性失稳研究
16
作者 张紫祥 刘爱荣 钟子林 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2019年第2期230-234,258,共6页
本文开展了集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内弹性失稳理论研究,基于能量变分原理建立了拱的非线性平衡方程,提出了FRP拱修正长细比计算公式,推导了拱失稳临界荷载解析解.通过有限元数值解验证了理论公式的正确性,着重分析了铺层角度、铺... 本文开展了集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内弹性失稳理论研究,基于能量变分原理建立了拱的非线性平衡方程,提出了FRP拱修正长细比计算公式,推导了拱失稳临界荷载解析解.通过有限元数值解验证了理论公式的正确性,着重分析了铺层角度、铺层厚度及矢跨比等设计参数对FRP拱失稳临界荷载的影响.研究结果表明,铺层方向显著影响拱的失稳临界荷载;对于单种角度铺层的截面,保证铺层总厚度不变条件下,仅增加铺层数量并不会引起失稳临界荷载量值的变化;拱矢跨比在1/10～1/3范围内变化时,失稳临界荷载随着矢跨比的增大而增大,且随着矢跨比的增加,增长速率逐渐下降. 展开更多
关键词 FRP 圆弧拱 面内 非线性屈曲 解析解
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变截面圆拱强迫振动的传递矩阵算法 被引量：12
17
作者 向天宇 郑建军 周欣竹 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第1期46-49,68,共5页
将传递矩阵法与Newmark-β法相结合，研究了变截面圆拱强迫振动的时程计算问题。首先用New-mark-β法将连续体强迫振动的偏微分方程转化为增量形式的常微分方程，然后根据传递矩阵原理求解该常微分方程，得到结构在时间增量段内的动力... 将传递矩阵法与Newmark-β法相结合，研究了变截面圆拱强迫振动的时程计算问题。首先用New-mark-β法将连续体强迫振动的偏微分方程转化为增量形式的常微分方程，然后根据传递矩阵原理求解该常微分方程，得到结构在时间增量段内的动力响应。在上述算法的基础上，根据等截面圆拱强迫振动的偏微分方程，推导了时间增量段内等截面圆拱强迫振动的传递矩阵的显式表达形式，编制了变截面圆拱强迫振动时程分析的计算程序，并进行了相应的算例分析，所得结果表明该方法是正确、有效的。该法具有计算简单、节约内存的优点，可方便地应用于这类问题的实际工程计算。 展开更多
关键词 变截面圆拱 强迫振动 传递矩阵法
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埋地管道对称水平弯头的弹性地基曲梁解 被引量：7
18
作者 梁政 《西南石油学院学报》 CSCD 1989年第3期65-74,共10页
本文在分析埋地管道水平弯头计算中的“弹性抗弯铰”模型的基础上,提出了一种更符合管道受力与变形特征的计算模型。给出了该问题按纵横弯曲弹性地基曲梁求解的一般解答。文末用算例说明了水平弯头的曲率半径和弯头夹角对管道内力、位... 本文在分析埋地管道水平弯头计算中的“弹性抗弯铰”模型的基础上,提出了一种更符合管道受力与变形特征的计算模型。给出了该问题按纵横弯曲弹性地基曲梁求解的一般解答。文末用算例说明了水平弯头的曲率半径和弯头夹角对管道内力、位移的影响。 展开更多
关键词 埋地管道 水平弯头 弹性地基曲梁
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双轴对称固支圆弧拱弯扭屈曲荷载的理论解 被引量：9
19
作者 杨永华 陈以一 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期1-4,20,共5页
在给出的考虑几何非线性情况下的弹性曲梁总势能的基础上,采用里兹法导出了固支圆弧拱在均匀受压和均匀受弯作用下的弯扭屈曲荷载的理论解,推导中考虑了翘曲刚度的影响。固支圆弧拱在径向均布荷载作用下,屈曲荷载随着拱圆心角的增大而... 在给出的考虑几何非线性情况下的弹性曲梁总势能的基础上,采用里兹法导出了固支圆弧拱在均匀受压和均匀受弯作用下的弯扭屈曲荷载的理论解,推导中考虑了翘曲刚度的影响。固支圆弧拱在径向均布荷载作用下,屈曲荷载随着拱圆心角的增大而逐渐减小,和简支拱不同,当圆心角为180°时,屈曲荷载并不为零。在正弯矩或负弯矩作用下,固支圆弧拱的屈曲荷载都随着拱圆心角的增大而逐渐增大。该文给出了计算实例,并与其他研究者的结果进行了比较,证明了所得公式的正确性。 展开更多
关键词 稳定 弯扭屈曲荷载 理论解 固支圆弧拱 总势能
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变截面圆拱的自由振动 被引量：7
20
作者 向天宇 郑建军 《振动与冲击》 EI CSCD 2000年第2期59-63,共5页
本文应用传递矩阵法研究了变截面圆拱的自由振动。用解析法推导了等截面圆拱单元的精确传递矩阵 ,再应用传递矩阵原理建立变截面圆拱自由振动的特征方程。该法具有计算简单、节约内存的优点 ,可方便地用于实际结构计算和设计。
关键词 变截面圆拱 自由振动 传递矩阵法 桥梁 设计
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