薄扁球壳受冲击载荷作用时动力屈曲的数值计算

本文在轴对称变形的假设前题下,通过将扩展了的Marguerre’s方程化为差分方程,对其上作用荷载面积不同时的固支弹性薄扁球壳的屈曲问题作了一些探讨.由此发现,固支薄扁球壳在外界冲击荷载作用下,在λ(=2[3(1-v~2)]~(1/4)(H/h)~(1/2))的某一范围内发生了跳跃屈曲,并得到轴对称跳跃屈曲荷载随壳体上荷载作用面积的增大而提高的结论.     

直角坐标系下黏弹性层状地基动力响应分析

基于直角坐标系下黏弹性力学的基本控制方程,运用Fourier-Laplace积分变换、解耦变换、微分方程组理论和矩阵理论,推导轴对称动荷载及非轴对称动荷载作用时黏弹性地基三维空间问题积分变换域内的解析单元刚度矩阵;根据边界条件和层间连续条件集成总刚度矩阵;求解含有总刚度矩阵方程的代数方程,得到积分变换域内相应问题的解;利用Fourier-Laplace积分逆变换得到真实物理域内的解.编制相应程序计算黏弹性层状地基动力响应与已有解答进行对比,验证了提出方法的正确性.     

关于二层海中的二阶波浪绕射问题*

在本文中,我们用二层海模型,探讨了层化海洋中任意三维物体的二阶波浪绕射问题,给出了多色波场中二阶波浪散射势边值问题的数学提法以及基于一个弱的远场辐射条件下解的表式。同时,利用Green定理,并通过引入一个辅助势函数,我们导出了结构所受二阶波浪荷载的积分表式。结果表明,海水的层化特性对结构物所受之二阶差频波浪荷载可能具有显著的影响。     

具有非轴对称几何缺陷的双曲旋转壳应力分析

本文探讨了分析具有非轴对称几何缺陷的双曲旋转壳的一种近似方法,在这种方法中,缺陷的影响是由虚构的载荷模拟的.并提出了在非轴对称载荷作用下,使用该方法分析具有鼓包形缺陷壳体时的一种有效的算法.这种方法既分开了各种曲率误差对于内力和力矩的影响,又体现了它们之间的相互作用,避免了在非轴对称载荷下所需的重复运算,并能在一个仅有轴对称分析能力的程序上实现.本文用该方法分析了受自重载荷和风载荷作用的,具有鼓包形缺陷的双曲冷却塔,并同时用一个特殊的有限元程序直分析了缺陷塔.通过数字结果的比较,检查了等效载荷法的精度及适用性.     

桩基承台结构的波流力研究进展

我国近海风电场建设大多采用桩基承台结构．总结了不规则波浪和水流共同作用下桩基承台结构的波流力物理模型实验结果,得到了群桩效应系数及其变化规律,讨论了作用于近水面承台底部的波浪拍击力;从理论上分析了规则波作用下承台对桩基波浪力的影响;建立了规则波与桩基承台相互作用的数值模型,揭示了波浪在承台的上浪与爬高及其水动力特征．鉴于桩基承台结构包含多个斜桩和较大尺度的承台,在波浪与水流作用下该结构物附近的流场结构十分复杂,有必要针对结构附近的流动结构以及自由表面大变形开展细致的实验和数值模拟研究,以进一步揭示作用于这类结构的波流力变化规律及其机理.     

旋转壳的一般轴对称问题及积分方程分析*

本文得到了旋转弹性薄壳在一般荷载下轴对称问题的一种简化形式的复变量方程,该方程准确度在薄壳理论误差范围,并消除了经线极值奇点;给出了问题的Voltera积分方程表述及其数值解.     

正交异性悬臂柱壳轴对称问题的弱形式解

导出层合柱壳轴对称问题的平衡方程和边界条件的弱形式,提供了方程和边界条件放在一起的算子形式,建立了悬臂柱壳轴对称问题的热应力混合方程,给出了正交异性层合悬臂柱壳在热荷载和机械荷载作用下的弱形式解。本文提出的方法弱化了求解方程和边界条件,化解了问题,具有一般性并便于推广。     

圆环壳在一般荷载下的轴对称问题

本文推广Новжилов变换,对圆环壳在任意荷载作用下的轴对称问题进行了成功地简化,得到了问题的H.Новжилов型复变量方程.求得了方程的特解,结合钱伟长的齐次方程一般解,给出了环壳一般轴对称问题的一般解答.讨论了常见载荷和闭合环壳情形.     

任意载荷下波纹圆板大挠度弹性特征的级数解法

本文以正交异性板理论为基础,提出了一种波纹圆板非线性弯曲的Chebyshev级数解法,推导出具有中心平台的波纹圆板在任意轴对称载荷作用下的弹性特征方程.文中计算了几个典型的特例,数值结果表明,本文的方法对目前常用的方法有一定的改进和推广.     

跨海特大型桥梁风-浪耦合作用的随机振动分析

考虑风-浪耦合场中风和波浪特征参数的相关性,建立了基于有限元法与边界元法联合分析的特大型桥梁风-浪耦合作用运动方程.其中,作用在大型深水基础上的波浪力采用势流理论和边界元法进行计算,并建立有限单元与边界元单元组的映射关系,将边界单元组上的波浪力映射到结构有限单元上;作用在桥梁上的气动力通过有限元法进行计算,包括由脉动风激发的非定常抖振力和由气弹相互作用产生的自激力.在此基础上,基于随机振动分析的高效算法——虚拟激励法,建立了计算桥梁风-浪耦合作用响应的分析方法.最后,针对某跨海超大跨桥梁方案进行研究,结果表明:与风致响应相比,风-浪耦合作用下桥梁深水基础内力显著增大,其中波浪激发的侧向剪力占主导地位,波浪激发的侧向弯矩在海床附近与风致响应基本相当,但在海床以下更大;斜风-波浪耦合作用下的主梁内力响应和深水基础内力响应比正交风-波浪耦合作用下的结果更大.因此,在跨海桥梁设计中,必须考虑风-浪耦合作用效应.     

扁球壳在热-机械荷载作用下的稳定性分析

基于扁壳几何非线性理论,应用虚功原理和变分法推导了均匀变温场中圆底扁薄球壳在均布外侧压力作用下的位移型几何非线性控制方程.考虑周边不可移简支边界条件,运用打靶法计算获得了不同几何参数的扁球壳轴对称弯曲变形的数值结果.定义了壳体临界几何参数.考察了壳体几何参数对平衡路径和临界荷载的影响.当壳体几何参数大于壳体临界几何参数时,上临界荷载随几何参数的增加单调增加,下临界荷载在很小范围内随几何参数的增加而增加,之后随几何参数的增加而减小.给定几何参数时,考察了不同均匀温度变化对壳体临界几何参数、临界荷载和平衡构型的影响.均匀升温使上临界荷载显著增加,使下临界荷载和临界几何参数显著减小.     

双向弹簧夹层假定的弹性地基上双层板的解

建立了轴对称条件下,层间有双向弹簧夹层的弹性地基上双层板力学模型,应用Hankel(汉克尔)变换法推演得到了任意轴对称荷载作用下的Winkler(文克勒)地基、双参数地基和弹性半空间体地基上无限大双层板的一般解析解,给出了双层板的挠度、弯矩、剪力,以及层间反力和位移的计算公式.进而,利用该力学模型的解,分析了层间条件对双层板挠度、弯矩的影响规律,计算了上、下层板的中性轴位置,讨论了层间双向弹簧系数的取值方法.结果表明:1)随着层间竖向弹簧参数增大,上层板挠度和弯曲应力减小,下层板挠度和弯曲应力增大;随着层间水平摩阻参数增大,上、下层板的挠度和弯矩均减小;2)当双层板的剪切和压缩效应系数分别取2/3,3/5时,双层板的剪切和压缩效应可较好地被考虑;3)上、下层板的中性轴位置是变化的,它随着距荷载圆中心点的距离增大而向上、下层板各自中面趋近.     

非线性自由表面波问题的差分解法

本文提出计算二维非定常位势流动的有限差分法,流动是因自由表面任意瞬间扰动所产生的.自由表面上同时满足动力和运动的非线性条件.本方法的基本特征是利用坐标变换将时间相关的物理计算域变换为固定域;建立迭代格式解Poisson方程以求速度势;通过快速富氏变换化为三对角型代数方程组计算未知量,因而大量节省计算机时.为解非定常自由表面波浪问题提供了一个有效的方法.引用了两个例题验证方法的可行性.     

弹性基上锥壳一般弯曲问题的精确解

本文应用Donnell的简化假定,从弹性基上锥壳位移型微分方程组出发,通过引入一个位移函数U(s,θ)(在极限情况下就退化成V.S.Vlasov对于圆柱壳所引的位移函数[5]),将基本微分方程组化成为一个八阶可解偏微分方程.这个方程的一般解用级数形式给出.对于在实际中有广泛应用价值的Winkler弹性基上锥壳的轴对称弯曲问题,本文给出了详细的数值结果,并求出了边缘荷载作用下的影响系数,这对计算弹性基上锥壳组合结构有着重要的意义.     

极正交各向异性圆薄膜大挠度问题

本文主要用摄动法和积分方程的数值积分方法求解受预加张力的极正交各向异性圆薄膜在均布荷载作用下的轴对称大挠度问题,得到了荷载、薄膜力及挠度与中心挠度的关系,它们与材料系数的比K=E_■|E_r~(1/2)有关.当K→时,所得结果与各向同性圆薄膜的结果相吻合。     

具有非轴对称缺陷双曲冷却塔的动力有限元解

本文针对双曲冷却塔非轴对称缺陷的动力问题,提出了一种解决谐波间耦合问题的近似方法.利用这种方法,本文对具有一般局部几何缺陷双曲冷却塔旋转壳的频率和动力响应进行了分析和计算.     

圆弧形波纹膜片的计算

本文运用钱伟长轴对称圆环壳一般解,计算了圆弧形波纹膜片受轴向力作用时的应力和位移,并根据计算结果绘制了工程上便于使用的图表,可供有关科技人员参考.     

局部竖向荷载作用下圆柱形薄壳的解析解

本文运用混合型级数方法,导出了局部竖向荷载作用下横向简支圆柱形薄壳的解析解,并给出了在五种局部竖向荷载作用下解的解析式.文中给出了纵边自由的圆柱形薄壳屋顶算例,计算结果表明了级数具有较好的收敛性.本文结果可以处理地下结构中的若干实际问题.     

基于冰对结构物作用力的莱州湾海冰灾害预警流程研究

通过水文气象要素实现对冰基本物理和力学性质参数的评估,结合不同类型结构物承受冰作用力的计算方法,实现对结构物实时承受冰作用力的评价.在此基础上实现对结构物所承受作用力与该结构物设计抗冰能力的比较,并将该比值作为预警关键指标.以直立结构物为例,建立了依据结构物的安全运营、正常的生产作业和人员舒适度三方面的综合预警阈值,形成完整的预警流程.在实践中,需要针对具体结构物类型,一是根据结构物操作规程和经验积累调整阈值的范围;二是继续积累不同破坏方式的大应变速率(位移速率)的冰强度试验统计结果.     

大尺度方柱上波浪力的解析解

本文研究了用保角变换方法求解作用在大尺度矩形柱上的波浪力问题.发现只在方柱情况下,变换后的控制方程仍近似为亥姆霍茨方程,从而利用圆柱问题的解给出了作用在方柱上波浪力的解析解.