轴向应力波与弹塑性材料圆柱壳的动力屈曲

将弹塑性圆柱壳动力屈曲作为由于轴向应力波的传播而导致的分叉问题进行研究,找出该壳发生屈曲的机理,并讨论对各种支承的弹性和弹塑性壳在轴向阶梯载荷和脉冲载荷冲击下的屈曲问题.     

周期载荷下超弹性圆柱壳的动力响应

研究了不可压超弹性圆柱壳在内表面周期载荷及突加常值载荷作用下的运动与破坏等动力响应问题．通过对所得描述圆柱壳内表面运动的非线性常微分方程解的数值计算和动力学定性分析,发现存在一个临界载荷;当突加常值载荷或周期载荷的平均载荷值小于这一临界值时,圆柱壳的运动随时间的演化是周期性的或拟周期性的非线性振动,而当其大于这一临界值时,圆柱壳将被破坏．另外,准静态问题的解可作为突加常值载荷作用下系统动力响应解的不动点,且不动点的性质与动力响应解及圆柱壳运动的性质有关．讨论了圆柱壳的厚度和载荷等参数对临界载荷值和圆柱壳运动特性的影响．     

冲击扭矩作用下弹性圆柱壳中应力波导致的动力屈曲问题

圆柱壳的屈曲问题曾被许多力学工作者从不同的角度进行过研究．本文以半无限长弹性圆柱壳为研究对象，将冲击扭矩作用下圆柱壳的动力屈曲归结为由于扭转应力波的传播导致的分叉问题，最后将此分叉问题化为一个非线性方程组的求解，并对动力屈曲时横向惯性的影响进行了讨论，最后进行了数值分析，得到了一些有益的结论．     

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.     

复杂载荷下加筋圆柱壳非线性冲击屈曲研究

将加筋圆柱壳离散成为由圆柱壳和加强筋组成的壳体-肋骨系统,假设环向加筋与壳体在接触处刚性连接,由Hamilton变分原理推导出加筋圆柱壳结构的运动方程,以研究加筋圆柱壳在水下冲击载荷和静水压力以及动水压力组成的复杂载荷联合作用下的非线性屈曲行为。借助增量数值(在时域采用4阶Runge-Kutta方法)的方法来分析了加筋圆柱壳的非线性屈曲行为,经过算例分析验证了材料因素和初始缺陷对结构屈曲的重要影响。     

静水压力下压电弹性圆柱振动的主动控制

对静水压力下压电弹性层合壳的振动控制进行了研究。首先利用Hamiltion原理推导出压电弹性层合壳的非线性动力基本方程，进一步得到了静水压力作用下封闭压电弹性层合壳的动力方程。对两端简支条件下的压电弹性圆柱壳的振动问题进行了求解，并基于速度反馈控制法得到了带压电感测层／激励层的层合圆柱壳的主动控制模型，相应的数值结果表明在载荷的情况下，压电层上施加合适大小，方向的电压可以改变圆柱壳的静变形。对于系统的动力响应问题，速度反馈的增益越大，越能抑制系统在共振区的振动，验证了该控制模型抑制结构振动的有效性。     

吸湿老化影响下天然纤维增强复合圆柱壳屈曲分析的辛方法

针对一类天然纤维增强复合(natural fiber reinforced composite, NFRC)圆柱壳的屈曲问题展开研究,基于Reissner壳体理论和辛方法,建立了轴压NFRC圆柱壳在Hamilton体系下的屈曲控制方程。将原问题归结为辛空间下的辛本征问题,通过求解辛本征值和本征解可以直接获得高精度的临界载荷和解析的屈曲模态。数值算例分析了NFRC材料的吸湿老化过程对辛本征解表达式的影响,并详细讨论了老化时间、纤维含量和几何参数对NFRC圆柱壳屈曲行为的影响。     

弹性圆柱壳扭转屈曲研究

本文给出两端固支的弹性圆柱壳扭转屈曲实验与理论计算结果.实验发现,对于较长的壳,其屈曲后的变形并不占据整个壳体的长度.另外在计算中仅考虑壳体的法向边界条件,而不考虑其周向和轴向边界条件,结果和Yamaki精确解以及本文实验结果相符较好,说明周向和轴向边界条件对圆柱壳的扭转屈曲影响较小.     

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。     

受轴向压缩圆柱壳塑性屈曲的内时分析

采用内时塑性本构方程的增量和全量表达式分析了受轴向压缩圆柱壳的塑性屈曲，得到了塑性屈曲临界应力与圆柱壳特征尺寸间的关系。对ＡＭＦ和铝合金圆柱壳塑性屈曲进行了分析，与实验结果的比较表明：除对于ＡＭＦ圆柱壳由内时塑性本构方程的全量表达式给出了较经典塑性理论全量分析略为保守的结果外，在其它杨合下，内时分析均给出了较经典塑性理论更符合实验数据的结果。     

Dynamic Stability Analysis of Shells Using a Finite Element Based Reduction Method

A finite element formulation of a reduction method for dynamic stability analysis of imperfection-sensitive shell structures is presented. The reduction method makes use of a perturbation approach, initially developed for static buckling and later extended to dynamic buckling analysis. The single mode dynamic buckling analysis and its extension to parametric excitation analysis are described. The approach is available within a general purpose finite element code. Characteristic results for the parametric excitation analysis of a composite cylindrical shell are shown. (© 2011 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

闭合圆柱壳在轴向冲击荷载下的某些动力计算问题

本文讨论了闭合圆柱形壳体在轴向冲击荷载作用下的某些动力计算问题,其中包括动应力的计算和稳定性问题.文中分析了冲击过程中动量及能量的变化,并计入冲击物和被冲击的闭合圆柱壳系统质量的影响;用相当质量法将整个圆柱形壳体的分布质量转化为只集中在壳体一端的“相当质量”,从而导出闭合圆柱形壳体在轴向冲击荷载作用下的动力因数,因而解决了在上述受力情况下计算动应力的问题和求出临界荷重的问题.     

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。     

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.     

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。     

Mechanical stability of functionally graded stiffened cylindrical shells

This paper is concerned with the elastic buckling of stiffened cylindrical shells by rings and stringers made of functionally graded materials subjected to axial compression loading. The shell properties are assumed to vary continuously through the thickness direction. Fundamental relations, the equilibrium and stability equations are derived using the Sander’s assumption. Resulting equations are employed to obtain the closed-form solution for the critical buckling loads. The results show that the inhomogeneity parameter and geometry of shell significantly affect the critical buckling loads. The analytical results are compared and validated using the finite element method.     

Buckling and free vibration analysis of high speed rotating carbon nanotube reinforced cylindrical piezoelectric shell

In this paper, buckling and free vibration behavior of a piezoelectric rotating cylindrical carbon nanotube-reinforced (CNTRC) shell is investigated. Both cases of uniform distribution (UD) and FG distribution patterns of reinforcements are studied. The accuracy of the presented model is verified with previous studies and also with those obtained by Navier analytical method. The novelty of this study is investigating the effects of critical voltage and CNT reinforcement as well as satisfying various boundary conditions implemented on the piezoelectric rotating cylindrical CNTRC shell. The governing equations and boundary conditions have been developed using Hamilton's principle and are solved with the aid of Navier and generalized differential quadrature (GDQ) methods. In this research, the buckling phenomena in the piezoelectric rotating cylindrical CNTRC shell occur as the natural frequency is equal to zero. The results show that, various types of CNT reinforcement, length to radius ratio, external voltage, angular velocity, initial hoop tension and boundary conditions play important roles on critical voltage and natural frequency of piezoelectric rotating cylindrical CNTRC shell.