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.     

用柔爆索构成沿圆柱壳体周向呈余弦分布的冲量载荷

利用柔爆索爆炸加载模拟脉冲X射线辐照产生的汽化反冲冲量进行结构响应实验研究,需要对柔爆索载荷的分布特征进行直接的实验测定。按照优化设计结果在圆柱壳体周围排布一定数量的柔爆索,测量柔爆索爆炸在圆柱壳体表面不同角度处产生的冲量。测量结果表明通过优化设计柔爆索间距及柔爆索与圆柱壳体之间的距离可得到沿圆柱壳体周向呈余弦分布的冲量载荷。     

铅壳柔爆索冲量作用下圆柱壳体结构响应实验研究

通过设计排布在圆柱壳体周围的柔爆索的间距及柔爆索与圆柱壳体间的距离 ,得到了沿圆柱壳体周向呈余弦分布的冲量载荷 ,并设计了柔爆索加载的结构响应实验装置 ,对圆柱壳体的动态力学响应进行了实验研究。测得的圆柱壳体残余变形局限于 70左右的范围 ,0方向径向变形最大。     

横向磁场中导电壳体的亚谐波共振与稳定性

研究了磁场环境中受机械载荷作用圆柱壳体的三阶亚谐波共振问题.在给出横向磁场和机械动载共同作用下导电圆柱薄壳的振动方程基础上,应用伽辽金积分法,并进行无量纲化处理,导出了相应的非线性振动微分方程.应用多尺度法对三阶亚谐波共振问题进行求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程及共振解的存在域和稳定性条件.通过算例,给出了共振非平凡解的存在域以及反映振幅与各参数关系的曲线图,讨论了电磁与机械参量对壳体振动的影响.     

含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应求解方法

薄壁圆柱壳流体冲击振动响应是一个复杂的流固耦合(FSI)动力学问题，对于薄壳状态监测与缺陷识别具有重要意义。基于Flügge壳体应力理论，得到壳体运动的高阶偏微分方程组(PDE)，利用波传播方法获得圆柱壳系统振动响应。将壳体周围流体定义为理想声学介质，通过亥姆霍兹方程描述声压场，得到流固耦合条件下的薄壁圆柱壳受迫振动响应演变规律。针对薄壳裂纹损伤识别问题，基于断裂力学理论建立局部柔度矩阵，结合呼吸型线弹簧模型(LSM)，构造裂纹附近应力及位移连续条件，获得含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应，进而给出一种基于振动能量流的裂纹损伤识别方法。研究结果表明：充液圆柱壳耦合系统在非线性激励下，位移响应在沿轴向、周向和径向的传播特性差异明显；裂纹的存在会导致结构局部柔度的降低和耦合系统固有频率下降；归一化输入功率流能够有效地对充液圆柱壳耦合系统进行结构裂纹损伤识别。研究结果可为充液薄壳振动响应方面的研究提供有益参考，也可为流固耦合条件下的结构裂纹损伤识别方面提供技术支持。     

部分充液简支圆柱壳体轴向静压下的静力稳定性和自由振动

本文采用混合方法研究部分充液简支圆柱壳体在轴向静压力作用下的静力稳定性和自由振动问题,求解了系统的屈曲载荷、固有频率及固有振型,特别指出了静轴压力的影响。     

层叠式PVDF压电作动器及圆柱壳的振动主动控制

设计了一个层叠式PVDF压电作动器用于壳结构的振动控制。考虑压电层、粘接层、壳体耦合关系,推导了表面局部粘贴层叠式PVDF压电作动器的圆柱壳的振动控制方程,给出了作动力与压电层和粘接层层数、厚度之间的关系以及作动力与作动器粘贴位置之间的关系。针对一端固定、另一端自由的圆柱壳,进行了振动控制仿真。结果表明层叠式PVDF压电作动器作动力与作动器层数近似成线性关系,增大作动器层数能有效增大作动力,在低控制电压下能显著抑制圆柱壳振动,作动器周向不完全粘贴时,在径向产生的径向作动力对壳体横向振动控制非常有利。说明了层叠式PVDF压电作动器是一种可用于壳体结构振动并具有良好作动效果的作动器。     

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     

含轴对称初始缺陷的具有正交各向异性表层的夹层圆柱壳的非线性屈曲

夹层圆柱壳具有很高的结构效能。在许多工程结构中被广泛采用。本文研究分析了含有轴对称初始缺陷的夹层圆柱壳在轴压下的非线性屈曲问题。该夹层壳具有正交各向异性表层和各向同性可承剪的夹心．利用Stein的前屈曲一致理论得出了前屈曲挠度随轴向载荷及缺陷参数的变化情况，运用Galerkin法导出了屈曲控制方程，并进行了数值计算，得到了屈曲载荷、缺陷幅值、缺陷波数、夹心模量等参量之间的关系．结果表明与壳体实际屈曲模态相同的初始缺陷具有很大的危害性，可以通过增加壳体表层的轴向弹性模量或优化夹心的有关参数等途径来提高屈曲载荷，改善壳体屈曲性能。     

自由边界条件轴对称薄圆柱壳体的混合有限元数值解

基于文「８」发展的混合结构问题稳定方法的框架,针对自由边界条件轴对称薄圆柱壳体问题,给出了其新型混合有限元计算模型。应用线性元,已证明该模型是强制的,其对称正定代数方程组的条件数Ｏ（ｈ＾－２）。     

含缺陷半无限长梁在阶跃载荷作用下的塑性动力特性及失效分析

分析了在任意位置含一缺陷的半无限长梁在自由端受阶跃载荷作用下的刚塑性动力响应,重点讨论了结构响应模式和缺陷处的能量耗散,给出了不同载荷大小和缺陷参数组合下的完全解,所得结果对确定管道结构的动态失效准则有参考价值.     

自由梁受集中质量两点撞击的刚塑性动力响应

对矩形截面自由梁在两端同时受到完全相同的集中质量横向撞击问题进行了理论上的研究 ,通过采用刚塑性的材料模型得到了其动力响应完全解。结合数值方法给出了梁的瞬态变形 ,并讨论了输入能量、质量比等参数对梁的最终变形、能量耗散的影响。针对典型算例将完全解的结果与MSC/Dytran的计算结果进行了比较 ,两者具有合理的近似 ,但理论预测的结果略高估计了梁的最终变形。     

用“膜力因子法”分析简支刚塑性圆板的大挠度动力响应

在板的变形过程中,当其挠度与厚度同量级时,膜力的作用与弯矩的作用同样重要;当其挠度超过厚度甚至接近板的面内尺寸的量级时,相对于弯矩的作用,膜力的作用是更主要的。本文发展了一种基于能量平衡的简便的“膜力因子法”,有效地解决了当板的挠度达到厚度量级时弯矩和膜力联合作用问题;用这种方法并结合塑性膜阶段的分析成功地求解了简支刚塑性圆板在冲击载荷作用下的大挠度塑性响应问题。所得结果与Florence实验结果符合良好,比已有理论近似结果有所改进。     

FREE VIBRATION OF PIEZOELECTRIC CYLINDRICAL SHELLS

Three displacement functions are introduced to represent each mechanical displacementaccording to the 3-D theory in this paper,By expanding the displacement functions and the electric po-tential in orthogonal series,the free vibration equation of piezoelectric cylindrical shells satisfying SS3boundary conditions can be obtained.The equation was solved by utilizing Bessel functions with com-plex arguments.Results are presented graphically as well as in table,and compared with those of otherreferences.Some frequencies that were missing in Ref.[9]are discovered.     

含稳定缺陷的简支梁在均布强动载荷作用下的刚塑性响应

本文分析了中间截面含缺陷的轴向可移简支梁在均布阶跃、脉冲和冲击载荷作用下的刚塑性动力响应,给出了整个响应过程封闭形式的完全解,讨论了耗散能量分配与缺陷参数的关系.本文的结果对确定结构的动态失效准则是有重要参考价值的.     

单空泡与自由液面相互作用规律研究进展

空化与空泡溃灭现象普遍存在于自然界、标识码械和生物医学等领域.空泡与自由面相互作用会产生瞬态强烈耦合,涉及到空泡非球形溃灭、自由面非线性变形及失标识码象,是流体力学领域重要的前沿与基础问题. 本文围绕这一热点,从空泡非球形演化和自由面变形规律角度出发,概标识码纳近年该领域的研究进展与成果. 对于近自由面空泡的非球形演化,基于表征开尔文冲量的无量纲参数,重点关注了体积振荡、射流生成、水锤效应及溃灭标识码生成等关键过程,介绍了关键参数的理论建模方法,获得了空泡溃灭过程中能量分配机制. 针对自由液面变形演化,根据细射流和粗射流生成和发展,归纳了 4 种典型现象及特点:透明水层及水柱生成、不稳定与稳标识码水裙结构. 进一步总结了开尔文冲量理论、界面凹陷奇点概念和泰勒不稳定性等理论模型的建立和应用,讨论了气泡溃灭过程、液面标识码界面稳定性等主要机制. 此外,本文也概述了空泡脉动对球状、圆柱状等非平面液面变形行为的影响,归纳了曲率对于液面变形的影响机制. 最后,针对目前研究状况提出该领域研究中尚未解决的问题,期望对将来的空泡及空泡群与自由液面相互作用深入研究提供借鉴.      

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.     

局部冲击作用下刚塑性平板的动力响应和失效模式

基于理想刚塑性的材料模型假定,同时考虑靶板弯曲塑性变形和剪切滑动,完整地分析了平板受刚性体撞击或受局部压力脉冲冲击的动力响应和失效模式。得到了撞击物侵彻深度、靶板穿透条件、塑性变形范围等特征变形破坏参数的解析表达式。讨论了撞击物速度、压力脉冲的冲量和形状等参量对响应和破坏模式的影响。比较了刚塑性理论分析结果与相关的实验和弹塑性数值计算结果。     

Dynamic response of a rigid plastic simply supported imperfect beam subjected to a uniform intense dynamic loading

This paper proposes a theoretical analysis for the dynamic response of a rigid perfectly plastic simply supported beam with an imperfection in the midspan cross-section under uniform step, pulse, and impulsive loading when support is assumed to be free to move inward. The complete solutions for an entire dynamic response process are given and the relationship between the distribution of energy dissipated at plastic hinges and the parameter of imperfection is also discussed.     

A NEW APPROACH TO FREE VIBRATION ANALYSIS OF A BEAM WITH A BREATHING CRACK BASED ON MECHANICAL ENERGY BALANCE METHOD

In this paper, a new approach to free vibration analysis of a cracked cantilever beam is proposed. By considering the effect of opening and closing the crack during the beam vibration, it is modeled as a fatigue crack. Also, local stiffness changes at the crack location are considered to be a nonlinear amplitude-dependent function and it is assumed that during one half a cycle, the frequencies and mode shapes of the beam vary continuously with time. In addition, by using the experimental tests, it is shown that the local stiffness at the crack location varies continuously between the two extreme values corresponding to the fully closed and the fully open cases of the crack. Then, by using the mechanical energy balance the dynamic response of the cracked beam is obtained at every time instant. The results show that for a specific crack depth, by approaching the crack location to the fixed end of the beam, more reduction in the fundamental frequency occurs. Furthermore, for a specific crack location, the fundamental frequency diminishes and the nonlinearity of the system increases by increasing the crack depth. In order to validate the results, the variations of the fundamental frequency ratio against the crack location are compared with experimental results.