双层金属锥形扁壳的非线性热稳定性

本文提出有关双层金属锥形扁壳在均匀温度场作用下的非线性稳定性的一般理论.将双层壳体的基本方程简化为与经典壳体理论相似的形式,通过比拟,以作用于锥形扁壳边界上的均匀分布的相当边界力矩来替换温度效应,采用修正迭代法求解.文中给出了临界跳跃力矩曲线.它对于工程上各种仪表弹性元件的设计具有一定的参考价值.     

双层金属球面扁壳的热稳定性

本文提出了有关开顶双层金属球面扁壳在均匀温度场作用下的稳定性的一般理论,它给出临界跳跃温度与壳体的物理、几何诸参数之间的相互关系,包括其开顶牛径大小也作为一个重要因素.文中并将它们绘成相应的实用曲线.在封顶球面扁壳的简化特例情况下,新理论似与早期wittrick的计算结果趋近一致. 根据与Radkowski建议的坐标参考面的选择方法,我们将双层壳体的基本方程首先简化成与经典壳体理论相似的形式.再通过比拟,以作用于球面扁壳内外边界上的均匀分布的相当边界力矩来替换温度效应.然后采用文献[6]的简化方法作了必要的改进来求解方程.从数值计算的结果,文中给出了一些有趣的结论,它们对于工程上各种仪表弹性元件的设计具有一定的参考价值.     

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。     

球形扁壳在冲击载荷作用下的超临界变形

本文利用Pogorelov提出的薄亮稳定性几何学理论,研究了球形扁壳在冲击作用下的超临界变形行为。这种方法是建立在实验观察中,壳结构的大变形是以近似于一种等距变换的方式产生的。首先,给出了壳体变形能的近似表达式,在此基础上,考虑了两种不同的在扁球壳顶部的冲击方式,利用能量原理,得到了描述运动的控制方程。从而给出扁球壳中心最大凹陷半径随冲击载荷变化的近似表达式,并将此结果与实验进行了比较,二者吻合的还是比较好的。     

球形扁壳在冲击载荷作用下的超临界变形

本文利用Pogorelov提出的薄亮稳定性几何学理论,研究了球形扁壳在冲击作用下的超临界变形行为。这种方法是建立在实验观察中,壳结构的大变形是以近似于一种等距变换的方式产生的。首先,给出了壳体变形能的近似表达式,在此基础上,考虑了两种不同的在扁球壳顶部的冲击方式,利用能量原理,得到了描述运动的控制方程。从而给出扁球壳中心最大凹陷半径随冲击载荷变化的近似表达式,并将此结果与实验进行了比较,二者吻合的还是比较好的。     

正弦波纹扁球壳的非线性强迫振动

波纹壳是传感器弹性元件的一类重要形式,也是精密仪器仪表弹性元件中的一类重要形式。由于波纹壳形状复杂、参数众多、厚度薄,对其进行非线性分析非常重要同时也是十分困难的。本文考虑一种在传感器弹性元件中有重要应用价值的正弦波纹浅球壳体,将这种壳体视为结构上的圆柱正交异性扁球壳,根据Andryewa的思想,分别得到了正弦波纹壳径向、环向在拉伸、弯曲下的等价的四个各向异性参数;建立了正弦波纹扁球壳的非线性强迫振动微分方程;得到了正弦波纹扁球壳非线性强迫振动的共振周期解及幅频特性曲线。     

含有初始缺陷双曲扁壳的固有振动特性分析

以工程中常用的双曲壳结构如圆柱壳、球壳、双曲抛物壳为研究对象,利用薄扁壳理论,基于瑞利-里兹法和切比雪夫多项式求得了几种边界条件下的双曲扁壳的自由振动固有频率,并与ANSYS分析结果进行了对比,验证了该方法的适用性。详细研究了在不同边界条件下的双曲扁壳的几何参数、初始几何缺陷尺寸、初始几何缺陷密集程度对频率大小、频率转向、振型变化的影响。结果表明:随着壳体结构厚度的增加及曲率半径的减小,壳体的固有频率会增加;几何缺陷半波数及缺陷尺寸对频率影响情况较为复杂,并且会使系统发生频率转向问题,这些结果对于工程实际具有重要的理论指导意义。     

有纤维增强的双层圆柱壳体的层间应力解析解

本文对一个两端简支具有任意厚度的双层圆柱壳休,在均布外压或内压作用下而引起的层间应力的基本性质进行了研究,为了简单起见,双层壳体采用一层带[O °]铺向的纤维增强层和另一层各向同性壳组成,文中直接应用三维弹性理论精确求解这一轴对称问题。每层壳体的位移和应力场都表达成富里叶和富氏-贝塞尔函数两个无穷级数之和的形式,文中还作了一些实例计算,数值计算结果绘成的曲线图分別表明其几何参数、材料常数、载荷形式以及铺层次序对层间应力的影响,其中显示出在某些情况下壳体两层之间将可能形成一个拉应力区,这一现象似应值得引起设计工作者的重视,此外,由于本文求解方法是严格的,因此所得分析结果可以作为比较或评价其它近似方法的依据。     

球面扁壳的比拟解法

在扁壳的工程实用理论中,除薄壳一般理论中所采用的基本假设外,还采用了下列两个假定:(1)曲面上线素的二次式ds~2=A~2dα~2+B~2dβ~2与高斯曲率无关;(2)壳体上的切向荷载可不予考虑.对于中曲面为部分球面而覆盖平面为圆形或环形的球面扁壳,引用上述假设,能满足工程实用上的要求。文中限于讨论这一类球面扁壳,并建议一个较为有效的实用解法--比拟法,因而,使问题的求解大为简化. ...     

轴对称载荷作用下旋转壳的近似屈服条件

文献[1—3]已给出了轴对称旋转壳以四个广义内力n_1,n_2,m_1,m_2表达的精确屈服条件.本文对服从最大切应力准则的壳,给出了以膜力强度和力矩强度表达的静力屈服面n~2+m=1和机动屈服面2(n-1/2)~2十m=1,机动屈服面不超过静力屈服面的1.31倍.本文还应用这两个屈服面计算了受均布法向载荷作用下的简支和固定边球壳的极限载荷,改进了文献[4]给出的上下界.从给果中发现了球壳的极限载荷基本上只与一个壳体参数有关.最后还给出了周边简支可移的扁球壳极限载荷的上下界.     

集中载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性分析

波纹膜片是一种薄壳弹性体，由于它的参数很多，又相互制约，所以使得它的设计很复杂。在大多数位移式仪器仪表中，要求波纹膜片产生至少和膜片厚度是同样数量级的弹性位移。这就要求使用薄壳的几何非线性理论进行分析。大多数学者研究波纹膜片的弯曲问题，是采用扁壳理论讨论具有浅波纹的膜片。而工程实际中，经常遇到深波纹膜片，这就要求从一般壳体大挠度方程进行求解。本文采用轴对称旋转壳体的简化Re-issner方程。研究了在中心集中载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性弯曲问题。应用积分方程方法，可以获得膜片的特征关系（载荷-中心挠度关系）和应力分布。文末给出实例计算的数值结果。     

轴对称横观各向同性浅球壳受物体撞击的非线性动力响应分析

基于非线性扁壳理论和弹性接触力学,建立了横观各向同性浅球壳在其顶部受集中载荷作用的非线性运动微分方程,根据Hertz定律,考虑撞击物与浅球壳之间的弹性接触效应,确定了壳体顶部所承受的冲击力,它与撞击物的质量、初始速度、壳体的几何和物理性质等因素相关.对此非线性动力问题,采用正交配点法与时间增量法求解.算例中,讨论了撞击物的冲击速度、壳体的厚度及中曲面曲率半径对壳体所受冲击载荷及其位移响应的影响.     

集中载荷作用下弹性球壳大范围非线性问题

采用有限元法中的伪弧长法研究了集中载荷作用下弹性球壳轴对称大范围非线性问题，变形的范围从初始状态到壳体完全翻转．文中作了计算结果与实验结果的比较     

用正交曲线坐标系中的曲壳单元分析旋转壳的自由振动

本文采用正交曲线坐标系中考虑横向剪切变形的双曲旋转壳单元,对几种不同类型的旋转壳的自由振动进行了分析。为了计算封闭和半封闭的旋转壳,本文用半解析法,由位移连续条件导出旋转壳顶点的两类位移限制条件,并通过结圆自由度的变换,将其转换为齐次形式。当壳体的经线有折角时,我们采用模态综合法分析它的固有振动特性。     

扁壳结构弯曲与扭转振动控制试验研究

扁壳结构的弯曲与扭转振动控制对该类结构的应用具有重要意义。本文采用不影响壳体结构的粗压电纤维复合材料(MFC)作动器对其弯曲与扭转振动进行主动控制。建立局部表面粘贴MFC作动器的开口圆柱扁壳的动力学解析模型,得到了作动力和作动力矩的解析表达式,分析了扁壳结构上MFC作动器在弯曲与扭转振动控制中的作动机理。针对一开口碳纤维圆柱扁壳,设计了模糊PD控制器,开展了定频与随机激励下壳体弯曲与扭转振动控制试验,并与传统PD控制试验效果进行了对比。结果表明:MFC作动器在壳体弯曲和扭转振动控制方面作动能力突出;模糊PD控制器的控制效果优于传统PD控制器的控制效果。     

扁壳在集中载荷作用下的计算

本文用 Hankel 变换的方法,将解表达成级数的形式,求得了一般扁壳(正、负以及零高斯曲率的扁壳)在集中载荷作用下的解。     

对称线布载荷作用下圆底扁球壳的大挠度问题

本文研究对称线布载荷作用下圆底扁球壳的轴对称非线性弯曲和稳定性,讨论了当几何参数固定而载荷位置发生变化吋壳体的屈曲行为,以及当载荷作用位置固定而几何参数发生变化时壳体的屈曲行为,分析了屈曲模式对临界载荷的影响,并就ν=0.3的情形给出了数值结果。     

爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力屈曲

研究计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在爆炸冲击载荷作用下的非线性轴对称动力屈曲问题。通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入R.H.Cole理论的爆炸冲击力,得到爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力控制方程,应用Galerkin方法得到用顶点挠度表达的爆炸冲击动力响应方程,并采用Runge-Kutta方法进行数值求解,采用Budiansky-Roth准则确定冲击屈曲的临界载荷,讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,此方法是可行的。     

最小二乘配点法分析正交各向异性球壳屋盖开孔的屈曲

本文采用最小二乘配点法分析正交各向异性开孔球形扁壳在环形载荷或均布载荷作用下的非线性轴对称屈曲问题。计算表明本文的方法与其他的方法比较县有收敛稳定和较好的精度。此外,本方法易于推广应用到更复杂的壳体屈曲问题。     

组合加肋旋转壳的强度和稳定性有限元分析

本文对轴对称加肋旋转壳及其组合壳体(锥-锥,锥-柱,球-柱壳等)在轴对称静载荷作用下的线弹性强度和稳定性计算,采用性能良好的轴对称拟协调单元推导了有限元的计算列式,并将计算结果与静水压力下的锥-柱-锥结合壳,加肋锥-柱结合壳的其它计算结果和实验结果进行比较。