基于区域分解的薄壁回转壳自由振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同组合边界条件的薄壁回转壳的自由振动.首先沿壳体母线方向将壳体分解为一些自由壳段,并采用广义变分和最小二乘加权残值法将壳体分区界面上的位移协调方程引入到壳体的势能泛函中;然后将壳段位移变量以Fourier级数和Chebyshev多项式展开,对总的势能泛函变分后得到回转壳的离散动力学方程.采用区域分解法分析了不同边界条件的圆柱壳、圆锥壳、抛物壳的自由振动,并将计算结果与其它文献值及 ANSYS 结果对比,结果表明:随着回转壳分区数目的增大,区域分解法计算出的壳体频率很快收敛;本文结果与其它方法计算结果非常吻合(相对误差不超过0.4%).采用该方法可高效计算不同组合边界条件回转壳体的低阶和高阶振动频率.     

正交各向异性园柱形薄壳在任意边界条件下的自由振动问题

本文以Cheng氏理论为基础,给出正交各向异性园柱壳自由振动的基本微分方程式.利用长度待定法,得到壳体在任意边界条件下固有频率与壳长关系的精确解. 引进简化条件,导出壳体在α)|λ_i~2|和n~2为相同数量级、b)|λ_i~2|<相似文献   

复合材料旋转壳自由振动分析的新方法

提出了一种半解析区域分解法来分析任意边界条件的复合材料层合旋转壳自由振动. 沿壳体旋转轴线将壳体分解为一些自由的层合壳段, 视位移边界界面为一种特殊的分区界面;采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将壳体所有分区界面上的位移协调方程引入到壳体的能量泛函中, 使层合壳的振动分析问题归结为无约束泛函变分问题. 层合壳段位移变量采用Fourier 级数和Chebyshev 多项式展开. 以不同边界条件的层合圆柱壳、圆锥壳及球壳为例, 采用区域分解法分析了其自由振动, 并将计算结果与其他文献值进行了对比. 算例表明, 该方法具有高效率、高精度和收敛性好等优点.     

用光力学和有限元法确定钢壳的动态响应

本文提出了壳体在冲击载荷作用下三维位移分布的光力学方法的实验解和有限元数值解。采用一种新型的电磁脉冲加载装置,实现了对试件施加重复性很好的冲击载荷,利用测得的力一时间关系曲线作为外力边界条件,用逐步积分法对壳体在冲击载荷下的动态响应作了分析。光力学方法的实验解和有限元数值解吻合较好。     

半球壳体的风荷载

本文叙述了对于半球薄壳体的风荷载进行风洞实验的结果。文中给出了在风向角β等于零、开启角α变化时的力系数、力矩系数和壳体内外表面上压力分布的曲线并进行了讨论。文中也给出了β不等于零时,力、力矩和压力的计算公式和一些流场显示照片。     

柱壳在轴向冲击载荷作用下动态塑性屈曲的实验研究

圆柱壳的动态塑性屈曲问题的研究主要是集中在屈曲模态方面，至于屈曲的临介载荷与临介时时间则研究的较少，ＳＨＰＢ用于研究材料在高应变率下动态力学性能已为大家所熟悉，但用于研究结构的动态屈曲则未见报道，本文利用一装置对柱壳的动态塑性屈曲进行了实验研究，测出了壳体屈曲过程的载荷，轴向缩短量与时间的关系曲线，得到屈曲时的临介载荷与临介时间，同时发现壳体屈曲变形的一些规律并与静态实验的结果进行了比较，为理论分     

有限圆柱厚壳的一个分析

本文研究了一个弹性有限圆柱厚壳的轴对称弯曲问题.文中对这类壳体给出了一个表达成两个无穷级数之和的三维弹性理论解.这些级数的选择使它们能满足所有给定的边界条件.利用级数的正交性质,其中任一级数中的每项系数都可表达为另一级数的各项系数的线性函数.通过在级数中各取有限个项数进行计算,即可求得问题的近似数值解. 文中处理了一个两端刚性固定的有限圆柱壳体承受内、外均布压力作用的问题作为示范.还给出了计算实例,并将计算结果绘成曲线.这些曲线表明在两端刚性固支的情况下,经典板壳理论即使对薄壳的计算也是难以适用的.此外,这些结果还可作为各种厚壳理论进行比较的一个依据.     

低温下小尺度钝感炸药非理想爆轰实验研究

钝感炸药爆轰波法向速度Dn与当地曲率密切相关,为研究这种非理想行为,测量了－30 ℃下直径为10、12.5、15、30 mm的钝感炸药的定态爆轰速度和爆轰波形,并与24 ℃下的实验结果进行了比较。研究表明,低温下爆速随药柱直径的增加而增加;直径相同时,温度越高,爆轰波形越平坦;温度相同时,直径越大,爆轰波形越平坦;直径较小时,低温下的爆速小于常温下的爆速,相应的法向爆速与当地曲率的关系曲线Dn()位于常温下曲线的下方;直径较大时,低温下的爆速大于常温下的爆速,相应的Dn()关系曲线位于常温下曲线的上方。     

功能梯度截顶圆锥壳的热弹性弯曲精确解

研究了功能梯度材料截顶圆锥壳在横向机械载荷与非均匀热载荷同时作用下的变形问题. 基于经典线性壳体理论推导出了以横向剪力和中面转角为基本未知量的功能梯度薄圆锥壳轴对称变形的混合型控制方程. 假设功能梯度圆锥壳的材料性质为沿厚度方向按照幂函数连续变化的形式. 然后采用解析方法求解,得到了问题的精确解. 分别就两端简支和两端固支边界条件,给出了圆锥壳的变形随其载荷、材料参数等变化的特征关系曲线,重点分析和讨论了载荷参数与材料梯度变化参数对变形的影响.      

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.     

基于区域分解的环肋圆柱壳-圆锥壳组合结构振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同边界条件下环肋骨圆柱壳-圆锥壳组合结构的振动特性.首先把组合壳体分解为自由的圆柱壳、圆锥壳段;视环肋骨为离散元件,根据肋骨与圆柱壳段之间的变形协调条件,将肋骨的动能和应变能附加于圆柱壳段能量泛函中.然后基于分区广义变分和最小二乘加权残值法将所有分区界面的位移协调方程引入到组合壳体的能量泛函中.圆柱壳段、圆锥壳段位移变量的周向和轴向分量分别采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开.以自由-自由、自由-固支和固支-固支边界条件的环肋骨组合壳体为例,采用区域分解法分析了其自由振动及在不同激励下的振动响应.通过与有限元软件ANSYS结果进行对比,发现两种方法计算结果非常吻合,验证了区域分解方法的计算精度和高效性.     

任意旋成面叶栅气动正命题的广义变分原理、变分原理与互偶极值原理

本文致力于任意旋成面叶栅和流道气动正命题(沿叶面可有气体喷人或吸出,例如边界层控制、气膜式或发汗式冷却等)的变分原理的探索研究,为在叶轮机气动计算领域中引进和推广有限元法提供一个较严密的理论基础.结果有:1.对均熵流动,建立了两条广义变分原理,并从它们派生出两族亚广义变分原理,包括亚声速下的一对互偶极值原理;2.对非均熵流动,建立了一条广义变分原理,并由此派生出一族亚广义变分原理.文中着重充分发挥自然边界条件和人工界面的有力作用,以简化叶栅复杂多样的边界条件的处理.除用于有限元法外,它们也为变分一差分法和各种变分直接解法创造了有利条件.     

没有复杂几何概念的单方向场壳体有限变形模型综述

基于Simo和Fox的工作, 介绍一种没有复杂几何概念的现代壳体有限变形理论. 在推导上, 使用三维连续介质理论, 运用现代力学的表示方法. 这个模型提供了非线性几何精确壳体理论的力学分析基础. 这种模型的一个优点是虽然将壳体仍然看作二维结构, 但是它没有复杂的微分几何概念, 如没有协变导数、Riemannian-Christoffel记号等. 另外,还介绍了壳体局部平衡的弱形式或变分表示, 这种表示特别适用于数值计算.      

塑性节点法的研究及其在薄壳结构中的应用

本文采用变分原理及离散塑性流动定律假设研究了弹塑性有限元的新方法—塑性节点法及其所表示的物理意义。结果表明:该方法的物理实质是所述的塑性流动定理的离散。在一般意义下,本文对其进行了修正,典型板壳例题和复杂壳体结构的弹塑性有限元分析显示,计算结果与文献资料和实验数据符合较好。证明用文中方法进行壳体结构的弹塑性分析是行之有效的和可靠的。     

均匀外压圆柱薄壳弹性稳定性的实验研究

本文提供十个精车圆柱薄壳在全面外压作用下弹性稳定性的实验研究结果.着重于描述壳体的失稳过程,基于实验现象,讨论了结构稳定性特征和弹性失稳概念. 实验给出“前波”现象的大致规律,并确认,应用渐近线准则,可以不破坏而又精确地确定临界载荷. 实验发现了“飘移”,“吃波”,“反跳”以及“超临界压力”等现象.O7试件在临界压力下稳压半小时,观察到应变飘移,波形相继长大以至最终崩溃的“慢放”全过程. 理论计算和实验结果的比较表明,对于精加工的中等长度壳体而言,较小的初挠度对临界压力并无显著影响.     

轴压圆柱壳后屈曲的有限元分析

采用流动的曲线坐标建立了大位移下的样条曲壳元，利用它分析了轴压圆柱壳的后屈曲问题。一个跨越和求取分支点的技巧和对弧长法的一个改进在文中提出。计算所得的载荷－轴向缩短曲线较解析解更接近于实验结果，所得的后屈曲波形也和实验相当符合。     

边界条件对甲烷预混气爆轰特性的影响

通过实验研究及数字化处理研究了边界条件对CH₄预混气体爆轰特性的影响。在内径为63.5、50.8 mm圆柱形管道及长方体管道进行爆轰实验,得到胞格结构和爆轰速度曲线。烟膜数字化处理量化了预混气体的爆轰不稳定性,并计算出胞格尺寸。3种管道内测得的平均爆轰速度与CJ速度接近,边界条件的影响不明显。分析爆轰速度曲线发现,极限压力受到边界条件的影响,?50.8和?63.5 mm管道内预混气的极限压力分别为5和4.05 kPa,即随着管径增大,爆轰极限压力降低。数字化处理所得不同管道内烟膜轨迹的不规则程度无明显差别,因此可以认为不稳定性是预混气固有的性质。在相同爆轰初始压力下,管径增大,胞格数量变多,表明爆轰传播时爆轰螺旋头数增多以维持传播。     

温度变化对不同边界梁非线性振动及特性影响

温度变化有可能导致工程结构产生温度应力,引起结构振动特性发生改变.因此针对工程中常见的受轴力作用梁,基于Hamilton变分原理,在梁的应力-应变关系中引入温度变化,推导其非线性运动微分方程.针对三类边界条件(铰支-铰支、铰支-固支和固支-固支),开展特征值分析及模态离散.利用摄动法求解系统非线性自由振动和主共振响应的近似解,并得到其幅频响应方程.通过算例研究温度变化对梁非线性振动特性影响.研究结果表明:梁固有频率和温度变化呈现出反比例关系;温度变化与梁非线性振动时硬弹簧特性的程度呈正比例关系;温度变化对小幅和大幅振动时的响应幅值影响恰恰相反;相同温度变化条件对不同边界梁的振动特性影响有定量差异;温度变化会导致梁的位移场曲线发生定量改变.总之梁结构的线性和非线性振动特性受温度响明显,且需特别关注其边界条件.     

扁壳离散分析中的混合变分原理及其应用——一个杂交型12自由度曲壳元

首先讨论壳体离散分析中的混合变分原理,进而构造一扁壳有限元杂交模式.该模式具有常内力场和线性位移分布,几何特性为二次曲面元.所得单元矩阵正定、低阶,避免了通常混合法中出现非正定矩阵的疑难.文中讨论并给出了壳体杂交模式正定性的充要条件.文末的三个算例表明,无论对于内力或是位移,该模式均给出满意的结果.     

二维Nonlocal线弹性理论的变分原理与对偶方程

基于Eringen提出的Nonlocal线弹性理论的微分形式本构关系,导出了相应的能量密度表达式,进而得到二维Nonlocal线弹性理论的变分原理.利用变分原理导出了对偶平衡方程和相应的边界条件.进而给出了非局部动力问题的Lagrange函数,并引入对偶变量和Hamilton函数,得到了对偶体系下的变分方程.在Hamilton体系下,通过变分得到了二维Nonlocal线弹性理论的对偶平衡方程和相应的边界条件.