叠层连续柱壳热应力问题的弱形式研究

建立了弹性力学基本方程的弱形式,从而得到叠层连续柱壳混合状态方程的边界条件放在一起的算子方程,扩大了求解空间,给出叠层连续闭口柱壳在热荷载和机械荷载作用下的解析解。     

层合闭口厚柱壳的温度应力

基于层合柱壳混合状态方程和边界条件的弱形式，建立了两端固支层合闭口柱壳的温度应力混合方程，给出了任意厚度合闭口柱壳在温度荷载和机械荷载共同作用下的解析解。     

任意叠层球壳内的应力波传播

提出一种有效求解方法，求解了任意叠层球壳在动载荷作用下的应力波传播。首先，利用有限Ｈａｎｋｅｌ变换和Ｌａｐｌａｃｅ变换求解了每一单层的弹性动力学解。然后，利用叠层球壳的内、外边界条件和层与层之间的连接条件确定每一单层解中的待定常数。从而，我们可以得到应力波在叠层球壳内传播的精确解。最后，我们计算了在一个突加内压作用下的两层球壳（Ｓｔｅｅｌ／Ａｌ）和三层球壳（Ｓｔｅｅｌ／Ａｌｌｏｙ／Ａｌ）内的应力波传播。求解过程和计算结果表明文中提出的求解方法是简便可行的。     

任意厚度层合闭口柱壳的轴对称温度应力

基于层合柱壳混合状态方程和边界条件的弱形式，在轴对称情况下，建立了两端固支层合闭口柱壳的温度应力混合方程，给出了任意厚层合柱壳在温度荷载和机械荷载共同作用下的解析解。     

轴对称层合圆柱壳混合状态方程的弱形式及其边值问题

从Ｈｅｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发，在柱坐标系中，导出圆柱壳轴对称问题的弱形式混合状态方程和边界条件，联用状态空间法给出强厚度叠层柱壳的解析解，此法使得求解该类问题的形式得以扩大和统一。     

具有弱界面特性叠层压电球壳的自由振动

针对具有弱界面的叠层压电球壳自由振动,引入两个位移和应力函数,从三维压电弹性理论基本方程出发建立了分别对应于两类振动形式的独立状态方程,并通过球面谐函数展开技术以及近似层合模型将其化为关于径向坐标的常系数状态方程。采用弱界面模型建立状态向量的界面传递关系,与层内传递关系得到球壳内外状态变量的整体传递关系。最后考虑球壳内外边界自由条件, 得到了两类振动形式的频率方程。通过与已有精确解的比较验证了本文解的准确性,数值详细表明弱界面弹性柔性系数的大小对叠层球壳自振频率有较大影响,但弱界面导电性的高低对自振频率的影响不大。     

两端固支叠层圆柱厚壳轴对称问题的精确解析解

基于柱坐标系下的三维弹性力学基本方程,采用状态空间法得到两端固支单层与叠层圆柱厚壳轴对称问题的精确解析解。为严格满足固支端的边界条件,将固支端的边界位移函数作为状态变量引入状态方程,采用增维方法把非齐次状态方程变为齐次状态方程,并通过层合渐近技术将变系数状态矩阵转为常系数矩阵进行求解。所得到的解不仅严格满足三维弹性力学基本方程,而且严格满足固支边界条件,是真正意义上的三维精确解。算例表明,本研究解与有限元解吻合,具有很高的精度,且关于级数项数和分层数具有很好的收敛性。另外,通过圆柱厚壳各力学量沿径向和轴向的精确分布规律分析了厚径比和跨径比变化对位移和应力分布的影响。     

密度梯度柱壳链的弹性波传播特性研究

均匀圆柱壳链可以调控弹性波传播, 引入密度梯度有望进一步提高波形调控能力. 通过建立密度梯度柱壳链的细观有限元模型和连续介质模型, 研究了密度梯度柱壳链的弹性波传播特性. 通过将密度梯度柱壳链等效为变密度连续介质弹性杆, 建立了其在应力脉冲作用下的控制方程. 运用拉普拉斯积分变换方法, 考虑杆中密度遵循线性分布, 获得了方程的解析解. 以三角形应力脉冲作用为例, 通过与细观有限元模拟结果比较, 发现解析解可以较好地预测梯度柱壳链中载荷的演化趋势. 正梯度链中载荷峰值随着波传播逐渐增大, 负梯度链中载荷峰值随着波传播逐渐减小. 正梯度链支撑端峰值载荷高于均匀链, 负梯度链支撑端峰值载荷低于均匀链, 这表明相较于均匀柱壳链, 密度梯度柱壳链可以在更大范围内对波形进行调控. 线性密度梯度参数对梯度柱壳链的波形调控能力影响较大, 梯度参数越小, 传递到支撑端的峰值载荷越小; 相反, 梯度参数越大, 支撑端的峰值载荷越大. 建立的理论模型及其解析解为研究梯度柱壳链中应力波传播规律及揭示载荷调控机理提供了理论基础.      

一类偏微分方程组的一般解及其在壳体理论中的应用

本文给出了构造一类偏微分方程组一般解的方法,用这种方法构造的一般解是完备的。最后,利用这个方法构造了壳体中的柱壳平衡方程和锥壳运动方程的一般解。     

冲击载荷作用下柱壳链中的弹性波传播简化模型及其解析解

柱壳链能引起波形的弥散,具备操控波形的潜力。建立了柱壳链结构的等效连续介质模型和细观有限元模型,研究了质量块冲击作用下柱壳链中的弹性应力波传播过程及其几何弥散特性。基于考虑横向惯性修正的Rayleigh-Love波动方程,建立了柱壳链在质量块冲击下的控制方程,采用Laplace变换及其逆变换获得了位移场、速度场和应变场的解析解,所得结果与细观有限元模拟结果较好吻合。结果表明,在冲击过程中应变和速度峰值均逐渐减小,应变峰值、振荡幅度和波形前沿宽度与泊松比和惯性半径相关,泊松比和惯性半径越大,应变峰值越小,应变分布振荡越剧烈,波形前沿宽度越宽。     

锥壳一般弯曲,稳定和振动问题的位移型统一方程及其应用

1.前言弹性锥壳的一般弯曲、稳定和振动问题,在实际工程中经常遇到,但对其研究基本上限于轴对称问题且都是以挠度函数和应力函数为基本未知量.我们认为,对于锥壳的特征值问题、弹性地基锥壳以及锥壳组合结构,则宜采用锥壳的位移解法.本文作者之一曾对锥壳一般弯曲问题的位移解法进行了系统的研究,以广义超几何函数给出了一般解.在应用文献[1]结果的基础上,本文通过引入一个广义载荷q_n(s,θ,t),得到了以位移函数U(s,θ,t)表示的弹性锥壳一般弯曲、稳定和振动(包括弹性地基影响)问题的统一型式的控制方程.文献[2]用级数给出了锥壳横向自由振动问题的解,但应指出,由于文献[2]中     

任意厚度层合开口柱壳的温度应力

基于层合柱壳混合状态方程和边界条件的弱形式,建立了具有固支边的层合开口柱壳的温度应力混合方程,给出了任意厚度层合开口柱壳在温度荷载和机械荷载共同作用下的解析解。     

翻转的Varga材料球壳的渐近分支

众所周知,弹性球壳在翻转后可能不再保持球壳形状而出现起皱现象,也就是出现分支解。本文运用WKB方法,分析了各向同性且不可压缩的超弹性Varga材料球壳翻转后的变形问题。在大模数情形下,对于A-B=O(1),得到了球壳内、外径比的分支临界值的渐近表达式。对模数区域内几乎所有的模数,分析结果与数值结果吻合得很好。     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

弹性常曲率扁壳通解的完备性和不唯一性

导出了弹性常曲率扁壳的一种新的通解，证明了它的完备性和不唯一性，著名的符拉索夫（Ｖｌａｓｏｖ）解是它的特殊情形之一．论证了符拉索夫解不适用于球形扁壳，并给出了球形扁壳的新的通解     

线性变厚度圆锥壳扭转振动的弹性力学理论解

本文给出线性变厚度圆锥壳轴对称扭转振动的弹性力学理论解,探讨壳体的无剪扭振和剪切扭振,揭示了圆锥壳在厚度方向剪切、母线方向扭转的耦合振动特性。这些性质用经典壳理论是无法反映的。文末算例用许多数据表和曲线图描述变厚度圆锥壳的周有频率和振型。     

矩形扁壳弯曲问题的一般解

本文建立了四边挠度为零的矩形扁壳弹性弯曲问题的一般解析解.以四边位移为零的固支矩形扁壳为例求解了对称变形问题。     

厚壳三维分析的半解析解

本文对座标系三维弹性力学问题采用周向与径向解析,轴向离散的半解析数值方法。通过引入部分解析函数,将三维问题归结为一维离散化方程。这种方法能适应于一大类复杂的弹性力学问题,方法简单,计算工作量少。本文用这方法来分析厚壳的三维变形与应力规律,研究大厚跨比的强厚壳的三维弹性理论解,为建立可靠的强厚壳理论提供依据。     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

加速旋转变厚度锥壳和圆盘中的应力

通过求解球坐系中的弹性力学平衡方程，得到线性变厚度锥壳和圆盘在角加速旋转中位移和应力的封闭形式解，从而发现锥壳式圆盘中的剪应力只与几何尺寸、材料密度和角加速度有关，而与材料的弹性常数无关，文末的数字结果表明，变厚度圆盘的变形和应力与等厚度圆盘相比有较大的不同。