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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:何佳龍
研究生(外文):Chia-Long Ho
論文名稱:彈性板受動態載重之研究
論文名稱(外文):The Study of Elastic Plate Subjected to Dynamic Loading
指導教授:劉俊秀劉俊秀引用關係
指導教授(外文):Gin-Show Liou
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:動態載重彈性矩形板
外文關鍵詞:dynamic loadingelastic plate
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在工程應用之觀點,有關板之問題是一個很重要的課題。板承受動態外力發生振動需要解決之諸問題,需先求得板之自由振動頻率和振態然始可進一步分析研究。而處理板之有關文獻中大致上可分為古典力學理論與有限元素法兩種,其中應用古典力學理論在板之形狀規則與邊界條件簡單時,尚不難處理,如遇板之形狀不規則或邊界條件較複雜時就惟有應用有限元素法來求解,而本文之目的即是應用有限元素法來求得動態載重下板之變形情形,並由古典力學之解來印證其準確性。
首先求得板元素之勁度矩陣及質量矩陣,再合成為板之勁度矩陣及質量矩陣,並代入邊界條件,其次由解(eigenvalue and eigenvector)求得板之自由振動頻率和振態。並假設各種不同型態之載重,假設板上受一時間有關之外力,其位移方程式為此等振態之線性組合,用振態重疊原理求得位移與時間之關係,並分析當彈性基礎考慮時,對板之變形之影響。
最後將有限元素法所得之結果,與薄板理論所推導之解相比較,以確定其可行性,並且將板依不同之切割法,分別求得其自由振動頻率,互相比較,以觀察其不同分割法之精度。

In engineering applications, solving the problems of the vibration of plate caused by dynamic loading exerted on plate, in general, is required to obtain the natural vibration frequency and mode shape of the plate first, and then the further analysis.
Generally, the literature on plate can be distinguished into two main catalogs, which are classic theory and finite element method. Classic theory can be employed to solve problems with simple geometry which associate with simple shape and boundary of plate. On the other hand, when shape and boundary of plate become complicated, then the classic theory becomes inadequate and needs to finite element method must be adopted for solution. Thus, the main purpose of this study is to use finite element method to obtain the displacement in plate when dynamic load is exerted on it, applying the classic theory to see how the accuracy of the finite element method model, for some simple cases.
To use finite element method, one should first generate stiffness matrices and mass matrices of the elements, then combine these of stiffness matrices and mass matrices into global matrices by inducing boundary conditions. And then, natural vibration frequencies and mode shapes of plate through solving the eigenvalue and eigenvector of free vibration of the plate, for the dynamic analysis.
Finally, the results obtained through finite element method will be compared with that using classic theory in order to evaluate the accuracy of finite element approach.

摘要…………………………………………………………………….i
Abstract………………………………………………………………...ii
誌謝……………………………………………………………………iv
目錄……………………………………………………………………v
圖目錄…………………………………………………………………vii
符號說明………………………………………………………………x
第一章 緒論…………………………………………………………..1
1.1 前言…………………………………………………………….1
1.2 文獻回顧……………………………………………………….2
1.3 研究動機……………………………………………………….3
第二章 薄板理論推導板之變形……………………………………..4
2.1 基本假設……………………………………………………….4
2.2 推導控制方程式……………………………………………….4
2.3 定義邊界條件………………………………………………….9
2.4 解微分方程式………………………………………………….10
2.5 板之強迫振動………………………………………………….18
2.6 級數解法解板之變形……………………………………….....20
第三章 有限元素法推導板之變形…………………………………..22
3.1 基本假設……………………………………………………….22
3.2 推導矩陣方程式……………………………………………….22
3.3 推導板元素的勁度矩陣與質量矩陣………………………….26
3.4 邊界條件的定義……………………………………………….31
3.5 自由振動的頻率與振態……………………………………….31
3.6 強迫振動之分析……………………………………………….32
3.7 板之應用分析………………………………………………….35
第四章 結果與討論…………………………………………………..39
第五章 結論…………………………………………………………..50
參考文獻………………………………………………………………51

Aslam Kassimali “Matrix Analysis of Structures”Southern Illinois University , Carbondale,1999
Desai & Abel“Introduction to The Finite Element Method”1964
E.Hinton“Finite Element Software For Plates And Shells”University
College , Swansea,U.k.1984
N.J.Huffington,Jr and W.H.Hoppmann“Blast Loading of Walls.”The
Johns Hopkins University,January,1953
Shan S.Kuo“Numerical Methods and Computers”1965
Sijthoff & Noordhoff “Vibrations of elastic structural members”Edward B. Magrab 1979
Timoshenko,S.P. and Woinowsky-Krieger,S“Theory of plates and shells.”McGraw-Hill,1959
V.C.Das,D.R Navaratna“Vibrations of a Rectangular Plate With Concentrated Mass,Spring,and Dashpot.”J. Appl. Mechanics,March
,1963
W.Flugge,Dr.Ing “Hand book of Engineering Mechanics.”McGraw -Hill,P24-61,1962
Zienkiewicz“The Finite Element Method in Engineering Science”1971
張維振,“有限元素法應用於彈性基礎矩形板之振動分析”國立成功大學土木工程研究所碩士論文,1974
羅遠智,“彈性矩形板受任意載重之研究”國立交通大學土木工程研究所碩士論文,1995

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