加筋碟形薄壳的塑性屈曲分析

本文采用非线性前屈曲一致理论分析均布外压下加筋碟形薄壳的塑性屈曲问题，建立了这类壳体的能量表达式和屈曲方程，给出了简明的计算格式，数值分析结果表明，所导出的算法具有较好的精度，计算过程也简单方便。     

多层复合材料圆柱壳的非线性失稳计算

本文用能量法和有限差分法分析了多层复合材料圆柱壳在轴压、静水压力及扭转等载荷作用下的非线性屈曲和后屈曲性能。本文考虑了柱壳的初始缺陷、几何非线性、材料的物理非线性(剪切模量非线性)等因素对于临界载荷的影响。同时还讨论了横向剪切效应。计算分析结果与一些实验结果比较一致。     

包含极值点和分枝点的解曲线跟踪算法的摄动解法

本文提出了采用摄动格式求解非线性方程组的解曲线跟踪算法的计算格式.文中着重讨论了解曲线上非正则点的搜索,以及从这些非正则点——转向点或分枝点——继续跟踪超临界平衡路径的计算方法.文中把这一算法应用于弹性薄壳的屈曲分析。通过柱壳和环壳的算例得到它们的整个屈曲过程的平衡路径和变形形态.     

加热弹性杆的热过屈曲分析

基于轴线可伸长细杆的过屈曲变形几何理论,建立了两端轴向不可移的均匀加热直杆热弹性过屈曲行为的精确数学模型.这是一个包含杆轴线弧长在内的多未知函数的强非线性一阶常微分方程两点边值问题.采用打靶法和解析延拓法直接数值求解上述非线性边值问题,分别获得了两端横向简支和夹紧杆的热过屈曲状态解,给出了具有不同细长比杆的热过屈曲平衡路径.     

中心集中载荷作用下波纹圆板的变形应力和稳定性研究

本文用迴转扁壳大挠度理论研究波纹圆板在中心集中力作用下的变形、应力和稳定性,利用牛顿-样条函数法求解了浅正弦波纹圆板的非线性壳方程,获得了屈曲前和屈曲后解答,并对一些特定波形的波纹板给出了由电子计算机得到的数值结果。     

变截面箱形薄壁立柱屈曲荷载的近似分析解

变截面箱形薄壁立柱弯扭屈曲的三个控制方程是二阶或四阶变系数的常微分方程,很难用解析的方法求解。本文用多项式来近似截面的几何特性和微分方程的某些系数,用能量原理和伽辽金法分别导出了计算这种立柱弯曲和扭转屈曲荷载的近似公式,用数值算例来验证了所给解答的正确性。本文的计算结果为论证变截面箱形薄壁立柱的稳定性提供了依据。本文具有实用价值。     

弹性介质中受轴向冲击载荷作用的圆柱壳的屈曲临界载荷计算分析

建立并求解了弹性介质中圆柱壳的径向位移控制方程,考虑边界条件及相容条件,得到了应力波传播及反射过程中圆柱壳的动力屈曲分叉条件.通过计算得到了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达圆柱壳的位置、弹性介质的刚度、壳体未嵌入弹性介质部分的长度与总长之比的关系.数值计算结果表明,弹性介质中的圆柱壳发生轴对称屈曲和非轴对称屈曲趋势一致;嵌入弹性介质部分越深、弹性介质刚度越大圆柱壳越难屈曲;屈曲临界载荷随着弹性介质刚度的增大经历了增长缓慢、增长迅速以及增长较慢3个阶段;应力波反射前波阵面通过分界面后,屈曲仅发生在应力波传播区域,反射波波阵面通过分界面前,临界载荷较小时屈曲先发生在反射端部,随着轴向阶数增大,屈曲覆盖整个圆柱壳区域,反射波波阵面通过分界面后,壳体发生的屈曲始终覆盖整个圆柱壳区域.     

热环境中粘贴压电层功能梯度材料梁的自由振动

研究了上下表面粘贴压电层的功能梯度材料Euler-Bernoulli梁在升温及电场作用下的屈曲和自由振动行为.在精确考虑轴线伸长基础上,建立了压电功能梯度材料层合梁在热-电-机载荷作用下的几何非线性动力学控制方程.其中,假设功能梯度材料性质沿厚度方向按照幂函数连续变化,上下压电层为各向同性均匀材料.在小振幅和谐振动假设下,上述非线性偏微分方程组被转化为两套相互耦合的常微分方程组,即过屈曲问题的控制方程和过屈曲构形附近的线性振动控制方程.采用打靶法数值求解上述两个耦合的常微分方程边值问题,获得了在均匀电场和横向非均匀升温场作用下两端固定压电.功能梯度材料层合梁在屈曲前和过屈曲构型附近的自由振动响应.绘出了梁的过屈曲平衡路径以及前3阶固有频率随热、电载荷及材料梯度参数变化的特性曲线.结果表明,梁的前3阶频率在屈曲前随着温度升高而减小,在进入过屈曲后它们却随着温度升高而增加.通过施加电压在压电层产生拉应力可有效地提高粱的热屈曲临界载荷,从而提高其固有频率.     

插值矩阵法分析正交各向异性板切口应力奇异性

基于切口尖端附近区域位移场渐近展开,提出了分析正交各向异性复合材料板切口奇异性的新方法.将位移场的渐近展开式的典型项代入弹性板的基本方程,得到关于正交各向异性板切口奇异性指数的一组非线性常微分方程的特征值问题;再采用变量代换法,将非线性特征问题转化为线性特征问题,用插值矩阵法求解获得的正交各向异性板切口若干阶应力奇异性指数和相应特征函数.该法可由相应的特征角函数对板切口的平面应力和反平面奇异特征值加以区分,并将计算结果与现有结果对照,表明了该文方法的有效性.     

一般杆系结构的非线性数值分析

本文在total-Lagrange坐标系下,对Kirchhoff梁给出了考虑几何非线性的两种梁单元刚度的显式表达式.一种是一般的非线性梁元,它既考虑了应变增量和位移增量间的二次项,又计及了刚体位移的影响,另一种是简化的非线性梁元,它只在线性梁的平衡方程中直接加入了轴力对弯曲的影响.非线性方程采用混合法求解,文中通过一些算例的数值计算,对两种单元作了比较详细的分析和评估.     

复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲

基于Reddy高阶剪切变形理论的Kármám-Donnell型非线性壳体方程,给出复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲分析。将壳体屈曲的边界层理论推广到复合材料层合剪切圆柱曲板受侧压作用的情况。相应的奇异摄动法,用于确定圆柱曲板的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善,中等厚度正交铺设层合圆柱曲板的后屈曲荷载-挠度曲线。讨论了横向剪切变形,曲板几何参数,铺层数,铺展方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。     

Postbuckling of a shear-deformable anisotropic laminated cylindrical shell under external pressure in thermal environments

A postbuckling analysis is presented for a shear-deformable anisotropic laminated cylindrical shell of finite length subjected to external pressure in thermal environments. The material properties are expressed as linear functions of temperature. The governing equations are based on Reddy’s higher-order shear-deformation shell theory with the von Karman-Donnell-type kinematic nonlinearity. The nonlinear prebuckling deformations and initial geometric imperfections of the shell are both taken into account. The boundary-layer theory of shell buckling, which includes the effects of nonlinear prebuckling deformations, large deflections in the postbuckling region, and the initial geometric imperfections of the shell, is extended to the case of shear-deformable anisotropic laminated cylindrical shells under lateral or hydrostatic pressure in thermal environments. The singular perturbation technique is employed to determine the interactive buckling loads and postbuckling equilibrium paths. The results obtained show that the variation in temperature, layer setting, and the geometric parameters of such shells have a significant influence on their buckling load and postbuckling behavior. Russian translation published in Mekhanika Kompozitnykh Materialov, Vol. 43, No. 6, pp. 789–822, November–December, 2007.     

热-压电效应对轴压混合层合圆柱曲板后屈曲的影响

基于Karman-Donnell型非线性壳体方程，给出带压电作动器混合层合圆柱曲板在机械荷载、电荷载和热荷载作用下的后屈曲分析．假定温度场为均匀分布，电场仅有沿板厚方向的分量Ez，且假定材料性能常数与温度和电场的变化无关。将壳体屈曲的边界层理论推广到混合层合圆柱曲板受复合荷载作用的情况.相应的奇异摄动法用于确定圆柱曲板的屈曲荷载和后屈曲平衡路径.分析中同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响．数值算例给出完善和非完善，含整体覆盖或内埋压电作动器正交铺设层合圆柱曲板的后屈曲平衡路径。讨论了温度变化、控制电压、铺层方式、面内边界条件和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。     

非完善加筋圆柱壳在外压和热荷载共同作用下的后屈曲

基于壳体屈曲的边界层理论,本文给出有限长加筋圆柱壳在侧向外压和均布热荷载共同作用下的后屈曲分析。分析中同时考虑壳体非线性前屈曲变形,大挠度和初始几何缺陷的影响。肋条的处理采用“平均刚度”法。采用奇异摄动方法导得壳体屈曲载荷关系曲线和后屈曲平衡路径,并给出完善和非完善,纵向加筋或环向加筋圆柱壳数值算例。     

Un théorème d'existence pour une coque non linéairement élastique ≪ en flexion ≫

We establish an existence theorem for the two-dimensional equations of a nonlinearly elastic “flexural” shell, recently justified by V. Lods and B. Miara by the method of formal asymptotic expansions applied to the corresponding three-dimensional equations of nonlinear elasticity. To this end, we show that the associated energy has at least one minimizer over the corresponding set of admissible deformations. The strain energy is a quadratic expression in terms of the “exact” change of curvature tensor, between the deformed and undeformed middle surfaces; the set of admissible deformations is formed by the deformations of the undeformed middle surface that preserve its metric and satisfy boundary conditions of clamping or simple support.     

Postbuckling characteristics of angle-ply laminated truncated circular conical shells

The postbuckling characteristics of the angle-ply laminated composite conical shells subjected to the torsion, the external pressure, the axial compression, and the thermal loading considering uniform temperature change are studied using the semi-analytical finite element approach. The finite element formulation is based on the first-order shear deformation theory and the field consistency principle. The variations in the stiffness coefficients along the meridional direction due to the changes in the ply-angle and the ply-thickness of the filament wound conical shells are incorporated in the finite element formulation. The nonlinear governing equations are solved using the Newton–Raphson iteration procedure coupled with the displacement control method to trace the prebuckling followed by the postbuckling equilibrium path. The presence of asymmetric perturbation in the form of a small magnitude load spatially proportional to the linear buckling mode shape is considered to initiate the bifurcation of the shell deformation. The influence of semi-cone angle, ply-angle and number of circumferential waves on the prebuckling/postbuckling response of the anti-symmetric angle-ply laminated circular conical shells is investigated.     

中心分布压力作用下圆底扁球壳的变形和稳定性*

本文研究圆底扁薄球壳在中心分布压力作用下的轴对称大挠度变形和稳定性.提出了求解圆底扁球壳非线性方程的牛顿-样条函数方法.分别讨论了当几何参数λ固定时,载荷作用半径的变化对壳体失稳的影响,以及当载荷作用半径固定时,几何参数λ的变化对壳体稳定性的影响.分析了临界载荷曲线与屈曲模式之间的关系.并就v=0.3的情形给出了数值分析结果.     

湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳的屈曲和后屈曲

在宏-细观力学模型框架下,讨论湿热环境对复合材料层合圆柱薄壳在轴向压缩作用下屈曲和后屈曲行为的影响.基于细观力学模型复合材料性能与湿度和温度变化有关.壳体控制方程基于经典层合壳理论,并包括湿热效应.壳体屈曲的边界层理论被推广用于湿热环境的情况,相应的奇异摄动法用于确定层合圆柱薄壳的屈曲荷载和后屈曲平衡路径.分析中同时计及壳体非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响.数值算例给出完善和非完善正交铺设层合圆柱薄壳在不同湿热环境中的后屈曲行为.讨论了温度和湿度,纤维体积比率,壳体几何参数,铺层数,铺层方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响.     

湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳屈曲和后屈曲

在宏-细观力学模型框架下,讨论湿热环境对复合材料层合圆柱薄壳在轴向压缩作用下屈曲和后屈曲行为的影响。基于细观力学模型复合材料性能与湿度和温度变化有关。壳体控制方程基于经典层合壳理论,并包括湿热效应。壳体屈曲的边界层理论被推广用于湿热环境的情况,相应的奇异摄动法用于确定层合圆柱薄壳的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时计及壳体非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善正交铺设层合圆柱薄壳在不同湿热环境中的后屈曲行为。讨论了温度和湿度,纤维体积比率,壳体几何参数,铺层数,铺层方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。