流固冲击载荷下弹性约束加筋板的非线性动力响应

本文在考虑大变形、忽略阻尼影响的情况下,基于高散加筋板模型,对具有弹性约束边界的加筋板在流固冲击载荷下的非线性瞬态响应进行了理论研究.取样条函数作为挠度试函数,运用加权残值法求得加筋板动力响应的控制方程,采用四阶Runge-Kutta法求解该方程,并用Fortran语言编制了相应的计算程序.构造的B样条函数能适应板侧边上的任意弹性转动约束.文中不仅分析了不同的冲击载荷形式对加筋板动力特性的影响,还讨论了载荷峰值、冲击栽荷持续时问、加强筋和弹性转动约束的影响.     

任意边界条件下环肋圆柱壳振动特性的建模与求解

边界条件对环肋圆柱壳的振动特性有重要影响。基于能量法,把环肋看作离散模型,构建了任意边界条件下加环肋圆柱壳的动力学模型。采用一种改进的傅里叶级数作为位移容许函数,通过瑞利里兹程序求解结构的拉格朗日方程,得到环肋圆柱壳的振动模态和频响特性。通过与实验和有限元(FEM)方法的计算结果进行对比,验证了论文方法的准确性,在此基础上分析了环肋偏心方式、截面尺寸、位置分布和边界弹簧刚度等参数对环肋圆柱壳振动特性的影响。     

刚性角隅内圆柱壳结构声辐射特性研究

本文对流场中处于刚性角隅内圆柱壳结构振动-声辐射问题进行研究．基于双反射方法，推导了位于两个垂直刚性壁面角隅区内圆柱壳结构的振动-声辐射方程．以此为基础，开展受线环向激励力作用的圆柱壳结构的振动-声辐射特性的数值计算．研究了刚性角隅内圆柱壳结构布置位置及计算频率对声辐射功率、声指向性的影响．计算结果可为分析含复杂声学边界的结构声振问题提供技术支持．     

水压下加筋圆柱壳自由振动—离散法

(一)前言在真空中,环加筋薄壳自由振动已由Ganetly,Bleich,Gondikas,Michalopoulos等人作了大量的研究。近一些年来,潜浸在流体中的圆柱壳的振动分析得到了重视。流体对浸入其中壳体自由振动的影响不外乎有二; ①流体静压力的影响。②流体与壳体相互偶合效应。文献[4]仅仅处理了未加强圆柱壳在流体静压下的振动。至于流体与壳体之间相互偶合作用,已有      

外压加筋圆柱壳总体屈曲Koiter——边界层奇异摄动法

将Ｋｏｉｔｅｒ理论和奇异摄动理论中的边界层法相结合处理加筋圆柱壳无因次化非线性边界层型Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌ方程由分支点和边界层导致的双重奇异性，提出外压加筋圆柱壳总体屈曲Ｋｏｉｔｅｒ—边界层奇异摄动法。从摄动意义上分析边界条件，前屈曲非线性和初始几何缺陷对外压加筋圆柱壳屈曲载荷的影响。算例表明，本方法具有良好的计算效率和计算精度，与数值解相比更能揭示内在影响规律。     

用样条有限点法解圆柱壳的静力、动力和稳定问题

对于弹性薄板的静力、动力和稳定问题,文献[1][2]等已表明,利用样条有限点法比有限元法、有限条法及样条有限元法计算工作量少,而精度高,特别是解动力和稳定问题其优点更加显著。这种方法不但可应用于薄板问题,而且可应用于几乎与有限条法相同领域的所有问题,如厚板、夹层板、加筋板、圆柱壳、旋转壳体等问题。本文计     

加筋板的非线性相关屈曲研究

本文将线性样条有限条理论推广到大挠度弹塑性范围,建立了样条有限条非线性分析方法,成功地分析了纵向加筋板结构局部与整体稳定相关作用对其极限承载能力的影响.采用弧长法和Newton-Raphson迭代求解非线性刚度方程,可获得包括峰值点在内的一条完整的荷载—挠度曲线.分析中考虑了加筋板结构的初曲和残余应力的影响,使得计算结果更具实用价值.     

配点法解非线性结构的增量动力平衡方程

本文提出了一个用配点法求解增量动力平衡方程的方法,在本法中取三次 B 样条函数作试函数,计算公式简单明了,计算工作量较它法为少.在分析非线性振动问题中,时间步长的改变会引起计算工作的大量增加,本文引入一个“动力平衡迭代法”,采用此法时,时间步长可不再改变,计算工作量可进一步大量减少。     

含初始缺陷复合材料格栅加筋圆柱壳的鲁棒优化设计

针对复合材料格栅加筋圆柱壳具有多约束、连续变量和非连续变量混合的特性,基于复合材料中厚圆柱壳体的非线性稳定性理论,考虑优化目标和约束鲁棒性,采用混合遗传算法,提出了一种非完善复合材料格栅加筋圆柱壳的鲁棒优化设计方法.应用正交设计理论确定主要的鲁棒优化设计变量,简化了运算过程,从而提高了优化分析效率;同时又采用五点差分格式代替梯度运算,解决了在优化计算过程中不可求导的问题.通过典型算例表明,鲁棒优化设计所得到的优化分析结果与传统确定性优化方法相比差别较大,此外壳体的初始缺陷亦将对优化结果产生很大的影响.     

加筋圆柱曲板的侧压稳定性

本文对四边简支加筋圆柱曲板在侧向压力作用下的弹性稳定问题进行了计算。把加筋曲板作为各向异性曲板处理,考虑加筋位置偏心及筋条抗扭刚度的影响,在经典简支和直边顶住简支两种边界条件下,采甩线性理论。对有关参数进行分析,找出影响临界载荷的主要参数,给出便于使用的曲线。      

无穷大周期加筋微穿孔板结构振动响应及吸声特性

研究在平面声波斜入射情况下,无穷大双周期加筋的微穿孔薄板结构的振动响应及吸声性能.首先在马大猷和Takahashi微穿孔板声学理论基础上,建立了微穿孔加筋薄板结构振动的半解析模型;然后应用傅里叶变换及空间波数分析方法,将周期加筋微穿孔薄板的振动位移及辐射声压表示为频域内波数的分量迭加形式;最后通过对波数分量进行求解,并利用傅里叶逆变换得到双周期加筋的微穿孔薄板的振动响应及吸声系数表达式.计算结果表明,薄板的弯曲振动在水中对吸声的影响较大,空气中仅对轻质穿孔板的低频吸声效果有一定影响;同时微穿孔率对周期加筋薄板吸声系数的影响明显,通过改变穿孔率和加筋周期等可有效地提高水中微穿孔薄板结构的吸声性能.     

电活性聚合物圆柱壳静态与动态电压下的响应及稳定性

摘要：在电活性聚合物圆柱壳内外表面施加电压,圆柱壳会变薄并且伸长,因此相同的电压会在圆柱壳内产生更大的电场。这个正反馈可能使圆柱壳厚度不断变薄,最终导致其失稳破坏。本文研究了电活性聚合物圆柱壳在静态和周期电压作用下的响应及稳定性问题。采用neo-Hookean材料模型得到描述圆柱壳表面运动的非线性常微分方程。给出了圆柱壳在不同厚度和边界条件下外加电压随圆柱壳变形的变化曲线,结果表明存在一个临界电压,当外加电压大于这一临界值时,圆柱壳将被破坏。同时,也讨论了厚度和边界条件对临界电压的影响。圆柱壳在正弦周期电压作用下,其运动随时间的变化是周期性的或拟周期性的非线性振动。给出了圆柱壳振动固有频率的计算结果,采用打靶法得到圆柱壳振动的周期解,并且用数值法研究了周期解的稳定性。采用数值仿真得到圆柱壳振动振幅随外加动态电压激励频率的变化曲线,结果表明圆柱壳会发生多频共振,共振时圆柱壳振幅发生跳跃,导致圆柱壳失稳破坏。最后给出共振点临近点的振动曲线和相图,并对其振动特性进行讨论。     

考虑几何缺陷的非均匀加筋圆柱壳结构优化设计

为了提高加筋圆柱壳结构的承载能力,提出了一种新型的非均匀加筋圆柱壳结构设计方案,其中加筋圆柱壳筋条体系采用非均匀布置的方式。本文基于非线性显式动力学方法对非均匀加筋圆柱壳进行了稳定性分析,得到了壳体完善结构和缺陷结构的承载能力。研究结果表明:在不改变结构质量的情况下,非均匀加筋圆柱壳结构以降低壳体两端刚度和增强壳体中部刚度的方式来避免壳体结构中部率先发生屈曲失稳,从而提高了薄壁结构的承载能力。此外,非均匀加筋圆柱壳结构在抵抗几何缺陷方面表现出更为优异的力学性能,具有更低的缺陷敏感性。基于此,本文构造了低缺陷敏感性的非均匀加筋圆柱壳优化模型,并应用算例证明了该优化模型的实用性以及该结构在工程中的适用性。     

薄壁加筋肋圆柱壳稳定性分析的参数化研究

针对在轴向载荷作用下的正置、正交网格形式的薄壁加筋肋圆柱壳结构，利用有限元程序，对薄壁加筋肋圆柱壳稳定性分析进行了参数化研究，得到了进行结构优化设计的准则，对于给定的设计载荷，当结构参数位于某一个局部失稳与整体失稳的临界区域时，结构的重量最轻。提出了基于有限元分析进行结构优化设计的策略，利用优化策略，获得了一薄壁加筋肋圆柱壳结构的优化设计结果，同时给出了粘合刚度简化模型与有限元计算结果的比较。     

双周期加筋微穿孔板的振动响应及声透射的研究

本文主要研究了水下无穷大双周期加筋微穿孔薄板,在平面声波斜入射下的振动响应和声透射,并提出了一种半解析半数值的计算方法。利用微穿孔板的声阻抗以及薄板表面的振速边界条件,建立了加筋穿孔薄板的振动方程,并根据傅立叶变换及空间波数法将振动位移表达为波数分量的迭加形式。采用数值计算的方法对波数分量进行求解并通过傅里叶逆变换,最终得到了双周期加筋穿孔薄板的振动响应及透射系数。通过与Takahashi穿孔板声压结果的对比,证明了本方法的正确性。在算例中,分析了加强筋及穿孔率对薄板结构的振动和声透射的影响。     

有初内力的板的内共振

本文利用非线性时空有限方法和样条有限元技术对具有初内力的板的非线性频响特性进行了分析，计算了在不同初始内力下方板的大振幅自由振动、有阻尼强迫振动和矩形板的内共振。     

倾斜圆柱结构涡激振动研究进展

圆柱结构涡激振动现象在生活中十分常见, 如海洋工程中的管道、土木工程中的高耸建筑、桥梁斜拉索, 核工程中的热交换器等频繁受到涡激振动影响, 诱发结构的疲劳损伤, 甚至破坏失效. 现阶段, 人们对垂直来流作用下圆柱结构涡激振动机理已有较为全面的认识. 然而, 当圆柱倾斜置于流场中, 结构后缘的尾流形态与垂直放置差异显著, 结构与流体的耦合作用机理更为复杂. 为简化倾斜圆柱涡激振动问题, 提出了不相关原则, 来流速度被分解为垂直圆柱结构轴向和平行圆柱结构轴向的两个速度分量, 仅考虑垂直结构轴向速度分量的影响, 忽略平行结构轴向速度分量的影响. 近年来, 针对倾斜圆柱涡激振动及不相关原则的适用性, 出现了大量实验和数值模拟研究成果. 为了深化对倾斜圆柱结构涡激振动相关机理的认知, 本文全面阐述了倾斜圆柱结构涡激振动响应规律、尾迹流场模式和流体力特性等方面的研究进展, 分析了不相关原则的适用范围, 探讨了倾斜圆柱结构涡激振动抑制措施, 并对今后该领域的研究进行了力所能及的展望.      

水下爆炸载荷作用下环肋加筋圆柱壳结构的弹塑性动力屈曲

为研究水下爆炸载荷作用下潜艇结构的动力屈曲现象,以潜艇耐压结构的简化模型环肋加筋圆 柱壳结构为研究对象,建立流固耦合有限元分析模型,应用瞬态有限元分析程序MSC.Dytran对该结构在水 下爆炸冲击载荷作用下的弹塑性动力屈曲行为进行研究,基于Budiansky-Roth准则和Southwell方法确定环 肋加筋圆柱壳结构的临界屈曲载荷,讨论结构动力屈曲的影响因素如载荷强度、网格密度、径厚比、长径比、加 筋截面间距、加筋尺寸等对环肋加筋圆柱壳结构动屈曲模态和临界屈曲载荷的影响。结果表明:采用建立的 流固耦合有限元分析模型,应用动力瞬态有限元软件MSC.Dytran可以对加筋圆柱壳结构的动力屈曲行为进 行模拟,模型网格尺寸大小、结构几何参数对结构的动力屈曲临界载荷都有一定的影响,其中加筋圆柱壳结构 的径厚比对结构的动力屈曲临界载荷影响最为显著。     

复合材料的多层、夹层和加筋圆柱曲板的稳定和振动

本文在文献〔1,2〕的基础上,考虑了沿壳体厚度方向的剪切变形,探讨周边简支的纤维增强复合材料的正交各向异性的多层、夹层和加筋矩形圆柱曲板(与圆柱壳),在轴压、侧压和剪切(扭矩)作用下的临界载荷和横向振动固有频率的计算问题。在编成计算程序后,用一些算例将用文献〔1〕中的扁壳方程(Donnell壳体理论) 和文献〔3〕中的非扁壳方程(Love的壳体一阶近似理论) 算得的结果作了比较;将轴压下轴对称失稳和非轴对称失稳的临界载荷作了比较;将在轴压和侧压作用下失稳时外加筋曲板和内加筋曲板的临界载荷作了比较;将有薄膜力N_x~0和N_y~0同时和分别作用时与没有薄膜力作用时的横向振动固有频率作了比较;将按壳体的剪切变形理论和经典理论算得的临界载荷作了比较;将铺层情况对临界载荷的影响作了比较。     

深海细长柔性立管涡激振动数值分析方法研究进展

深海细长柔性立管的涡激振动与刚性圆柱的涡激振动问题相比,既有联系又有区别.当立管的长细比(L/D)较大时,会展现出一些刚性圆柱涡激振动没有的现象.本文介绍了近几十年来深海开发的细长柔性立管涡激振动的研究进展,主要侧重于数值计算分析研究领域,对目前常用的数值分析方法进行了归纳和总结.在此基础之上,详细介绍了目前理论研究和实际工程中的热点问题,诸如流场剖面的影响、立管顶端浮体运动的耦合、涡激振动抑制措施、振动多模态特性等.