阶跃扭矩作用下弹性圆柱壳冲击屈曲

本文首先基于Koiter初始后屈曲理论和Thompson离散坐标方法,给出了受扭圆柱壳的缺陷敏感性分析及冲击扭转屈曲渐近分析,并指出它对应于对称失稳的情形。然后通过求解受扭圆柱壳的非线性动力学方程,指出在阶跃扭矩作用下的后屈曲阶段,壳体的振动幅值剧增,周期变大。     

单层组合型双曲扭网壳静动力特性分析

作者对常见单层组合型扭网壳的结构性状进行了较为详细的研究,经过大量计算,研究了影响网壳结构静力和动力性状的多种因素,从而得出了组合型扭网壳不同于其它网壳的显著特点,本文的结论可供扭网壳的研究和设计参考。     

基于开放式结构有限元系统 SiPESC.FEMS平板壳单元研发

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。本框架具有很好的通用性和可扩展性,为有限元程序研发提供了一个新的方式;同时,系统能够处理复杂荷载和边界条件,并可灵活实现不同类型单元的组合分析。本文利用此方法构造五种平板壳单元,通过数值算例分析对比讨论其性能,为选取合适的平板壳单元类型进行结构数值分析提供参考。     

TiNi相变圆柱壳的径向压缩特性实验研究

对不同几何尺寸和边界约束条件的TiNi合金圆柱壳进行了准静态径向压缩实验研究,利用数字摄像和图像处理技术得到了不同位置柱壳的变形特征和应变分布,结果表明,在柱壳表面受压处先出现相变铰,随着名义应变的增大,相变铰将发展成相变铰区;在柱壳表面受拉处出现相变铰,但此处材料先进入马氏体相.当径厚比和边界约束不变时,随着名义应变的增大,柱壳的耗能率和比能不断增加.当名义应变不变时,柱壳的耗能率和比能随边界约束个数的增多而增加,吸能效果更好,随径厚比的增加而减小,吸能效率下降.     

线性变厚度圆锥壳扭转振动的弹性力学理论解

本文给出线性变厚度圆锥壳轴对称扭转振动的弹性力学理论解,探讨壳体的无剪扭振和剪切扭振,揭示了圆锥壳在厚度方向剪切、母线方向扭转的耦合振动特性。这些性质用经典壳理论是无法反映的。文末算例用许多数据表和曲线图描述变厚度圆锥壳的周有频率和振型。     

结构分析中的退化壳有限元方法

本文评述了退化壳有限元的现状和发展．首先简要介绍了平板壳有限元和以壳体理论为基础的曲壳有限元,接着介绍了单变量（位移型）退化壳有限元的研究现状,最后介绍了多变量（杂交、混合、拟协调和杂交／混合型）壳有限元．      

基于宏观三角形分区平板壳单元的非线性有限元分析

针对剪切闭锁效应,本文研究了一种基于假设自然应变方法的宏观三角形分区平板壳单元。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)和用户自定义材料(UMAT)子程序,本文将宏观三角形分区平板壳单元和基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型成功嵌入了ABAQUS的主分析模块。经典试验McNeice双向混凝土板的数值模拟结果表明:宏观三角形分区平板壳单元对于描述板壳结构的非线性损伤行为是行之有效的。     

扁壳的平衡,振动与稳定

扁壳的微分方程组可以分解成两个相对独立的方程,平板方程和薄膜方程,其力学意义是视扁壳为在全平面中板与薄膜的组合。将荷载进行分解,使一部分属于平板,另部分属于薄膜,平板与薄膜之间满足形变连缓性条件。方程组经分解后,建立了解决平衡、振动与稳定诸问题的简便计算方法。     

考虑结构损耗时水中圆柱壳的振动声辐射特性研究

基于圆柱壳的振动方程以及壳与流体边界上振速连续条件,推导了简支在刚性圆管上的有限长圆柱壳的低频声辐射的自辐射阻抗和互辐射阻抗计算公式,在考虑结构损耗情况下求解了圆柱壳的机械阻抗、表面振速、辐射声功率、辐射效率以及辐射声场的分布特征。结果表明:低阶模态自辐射阻抗大于互辐射阻抗,且自辐射阻随模态阶次增大迅速减小;当p、m同为偶数或奇数时模态辐射阻系数rpmqq大于零,反之小于零。模态辐射抗系数xpmqq在零值附近波动并当ka趋于无穷大时xpmqq都趋向零;p与m相差越大,rpmqq和xpmqq越小。当激励力频率较低时圆柱壳辐射声场指向性为"∞"和"8"叠加的形状;随频率增高,轴向模态和周向模态综合效果导致辐射声场指向性趋于复杂。计算简支圆柱壳的声辐射特征,必须要考虑结构的损耗。     

非线性弹性有限条分析

本文探讨适用于板壳结构物理非线性分析的半解析有限元法,可用以求解各种材料,任意形状与边界以及变厚度的平板与柱壳问题,将在很大程度上节省计算工作量。文中还讨论了非线性特性的结构效应。     

广义特征值问题的Collatz包含定理

工程中已发展了许多矩阵特征值问题的近似求解方法,由Duncley法给出固有频率基频的下界,Rayleigh-Ritz近似法建立的方程,给出基频的上界,以及通常的矩阵迭代法给出的矩阵的固有频率程序中是以某一元素迭代前后比值确定的,这样实际上很难说是上界或下界。Collatz包含定理仅适用于对称标准特征值问题,可以给出特征值上、下界。采用矩阵Cholesky三角分解的原理,把Collatz包含定理推广到适用于具有对称矩阵的一般结构系统的广义征值问题,对于分解刚度矩阵或质量矩阵可给出基频,或最高因有频率。为了验证理论的正确性,给出了算例。     

金属壳体装药水下爆炸的冲击波特性

为了研究装药壳体厚度对水下爆炸冲击波特性的影响,对1kg柱形含铝炸药分别在厚6mm 的钢 壳或硬铝壳装药下进行了水下爆炸实验与数值模拟研究。实验结果表明,相对硬铝壳,钢壳装药的冲击波冲 量、衰减时间常数以及冲击波能都偏大,而冲击波峰值相差不大。针对不同厚度钢壳装药的数值模拟表明,随 着壳体厚度的增加,冲击波参数明显增强,当壳体厚度超过最优值时这种效应减弱;金属壳的存在导致冲击波 峰值爬升产生滞后效应;对一定质量的炸药,存在可有效提高冲击波压力峰值的最优壳厚,填装比可以作为衡 量效果的重要指标。     

基于弧长法的受压球壳稳定性分析

对受压球壳进行特征值屈曲分析,得到了前6阶屈曲模态及线性屈曲临界载荷;采用弧长法进行非线性有限元分析,对理想球壳施加初始扰动,通过2次扰动值折半的方法求得引起结构屈曲的最小扰动值,追踪到了屈曲分支点和全过程载荷-位移路线。基于前6阶屈曲模态位移,在受压球壳中分别引入2.5mm和1mm两种缺陷值,分析缺陷对球壳屈曲特性的影响。结果表明:取壳厚的0.5%即0.05mm时,得最小扰动值,近似模型与完善结构极值载荷的差值为0.93%;球壳是缺陷敏感性结构,缺陷的幅值和分布都对其极限载荷有影响,缺陷幅值与厚度比为0.1时,缺陷球壳承载力相对理想结构下降了约11%,缺陷幅值与厚度比为0.25时,承载力相对下降了约30%,说明提高球壳稳定性需要提高球壳加工精度。     

一种区间B样条小波平板壳单元及应用

基于二维张量积区间B样条小波,构造了一种件能良好的小波平板壳单元．在小波单元的构造过程中,用二维区间B样条小波尺度函数取代传统多项式插值,在所构造的区间B样条平面弹性单元和平面Mindlin板单元的基础上组合而成．区间B样条小波单元同时具有B样条函数数值逼近精度高和多种用于结构分析的基函数的特点．数值算例表明：与传统有限元和解析解相比,构造的小波平板壳单元具有求解精度高,单元数量和自由度少等优点．     

用半解析半离散法分析板壳

本文提出按弯矩理论分析弹性板壳的半解析半离散法.先导出在板壳域内满足基本微分方程的解析解,然后在边界处选择适当数量的配点以满足各种边界条件.文中给出了平板、不等曲率双曲扁壳、筒壳、球面扁壳、扭壳的分析方法,并附有五个算例结果.这种方法,矩阵形成比较容易,矩阵阶数较低,计算时间较短,计算结果能满足板壳设计计算的精度要求,并能帮助我们更好地理解其解析解的性质和掌握板壳内力和位移的分布规律.     

考虑材料损伤累积单层柱面网壳在强震下的失效研究

采用考虑钢材损伤累积的本构模型,对跨度15米单层柱面网壳在强震下的失效进行了系统的研究。在大量算例的基础上,考察了屋面质量、矢跨比、初始几何缺陷和长宽比等结构几何参数的变化对柱面网壳失效特征和失效极限荷载的影响,探讨了结构的强震失效模式及失效机理。对大量强度破坏算例在失效时刻的特征响应进行统计分析,建立了考虑材料损伤累积的单层柱面网壳动力损伤模型,可对结构在不同荷载强度下的损伤程度进行评估;提出了单层柱面网壳强震失效判别准则,用于判别单层柱面网壳在强震下的失效极限荷载。     

地层基床系数对竖井结构动力响应的影响

本文提出一种解析的方法,将竖井结构看作一端简支,一端轴向弹性支承的有限长中厚园柱壳,求得其在冲击波作用下的动力响应,着重考察了地层基床系数的影响。算例表明,当主要关心Nzx值时,竖井底部简化处理成刚性固结,没有造成很大偏差。     

有环壳过渡段的锥—柱组合壳的应力和稳定性

用解析方法计算了受静水外压载荷作用的有环壳过渡段的锥—柱组合壳中的应力值，并用瑞利法计算了其失稳临界载荷。计算结果说明，利用环壳过渡值锥—柱壳形成光滑连接，可使连接部位的局部应力值显著降低，并使失稳临界载荷有所提高     

环壳弹性静力及自由振动问题的弱形式求积元分析

基于旋转薄壳理论, 采用求积元法, 建立了求积元法求解环壳问题的单元列式, 并对圆环壳、椭圆环壳的静力及自由振动问题进行了分析. 数值算例与精确解及有限元结果相对比, 证明了求积元法分析此类连续环壳问题的准确和高效性. 同时, 分析结果表明, 椭圆环壳长短轴的比值k对壳体的受力特性及求积元法的收敛率有显著的影响.     

环壳屈曲的渐近解

本文提出分析圆环壳屈曲的一种渐近解析方法,由Sanders非线性平衡方程和壳中面变形协调方程推导出静水外压下环壳的稳定方程,求出了方程的渐近解,理论计算的临界压力值与Fishlowitz的实验结果符合良好,并研究了屈曲前非线性变形对临界载荷的影响。