双层金属锥形扁壳的非线性热稳定性

本文提出有关双层金属锥形扁壳在均匀温度场作用下的非线性稳定性的一般理论.将双层壳体的基本方程简化为与经典壳体理论相似的形式,通过比拟,以作用于锥形扁壳边界上的均匀分布的相当边界力矩来替换温度效应,采用修正迭代法求解.文中给出了临界跳跃力矩曲线.它对于工程上各种仪表弹性元件的设计具有一定的参考价值.     

拋物旋转扁壳的轴对称弯曲

本文首先对扁壳的基本方程作了新的改进,将它表达为一般正交曲线坐标的普遍形式,同时还包括有势的切向表面载荷的情况。文中结合旋转扁壳,建立了这类壳体的简化复数微分方程。根据这一简化理论,对抛物旋转扁壳的轴对称弯曲问题作了研究,并给出以Thomson函数形式表示的普遍解。它将适用于所有类型的抛物旋转扁壳。文中还针对各类壳体的具体情况作了比较深入的分析,使设计者便于在给定载荷的情况下进行壳体最佳线型的选择。最后作者以简单法向均布载荷为例,示范其设计方法。通过数值计算的比较表明,球面扁壳乃是在这类载荷形式之下具有最佳承载性能的壳体。     

球面扁壳的比拟解法

在扁壳的工程实用理论中,除薄壳一般理论中所采用的基本假设外,还采用了下列两个假定:(1)曲面上线素的二次式ds~2=A~2dα~2+B~2dβ~2与高斯曲率无关;(2)壳体上的切向荷载可不予考虑.对于中曲面为部分球面而覆盖平面为圆形或环形的球面扁壳,引用上述假设,能满足工程实用上的要求。文中限于讨论这一类球面扁壳,并建议一个较为有效的实用解法--比拟法,因而,使问题的求解大为简化. ...     

用半解析半离散法分析板壳

本文提出按弯矩理论分析弹性板壳的半解析半离散法.先导出在板壳域内满足基本微分方程的解析解,然后在边界处选择适当数量的配点以满足各种边界条件.文中给出了平板、不等曲率双曲扁壳、筒壳、球面扁壳、扭壳的分析方法,并附有五个算例结果.这种方法,矩阵形成比较容易,矩阵阶数较低,计算时间较短,计算结果能满足板壳设计计算的精度要求,并能帮助我们更好地理解其解析解的性质和掌握板壳内力和位移的分布规律.     

S型功能梯度扁球壳非线性屈曲的渐近分析

本文利用渐近迭代法获得了边界弹性支撑的功能梯度扁球壳的非线性屈曲问题的理论解．假设材料组分体积分数沿壳体厚度方向呈sigmoid幂函数变化,边界上考虑一般的弹性支撑约束．基于经典的薄壳理论和几何非线性关系,导出了S型功能梯度扁球壳的非线性屈曲问题的控制方程．采用渐近迭代法通过两次迭代得到了无量纲挠度和均布荷载之间的非线性特征关系．通过与已有有限元方法和其他数值方法的结果对比,验证了本文解的有效性和高精度．同时,通过计算阐述了缺陷因子、材料参数、边界约束系数及特征几何参数对壳体临界屈曲荷载的影响．     

四边简支矩形底椭球面扁壳的计算

本文用化二重Fourier级数为二重Fourier积分的方法,考虑了矩形底椭球面扁壳在角点附近扭矩和薄膜剪力的简化计算。在角点上的扭矩和薄膜剪力为全壳最大,它们的公式(3.1)和(3.14)也很容易进行计算。对角点附近的扭矩和薄膜剪力也得到了收敛很快的级数,并对级数的收敛性作了严格的证明。对于球面扁壳这种特殊情况,本文的结果与文献[4]的结果一致。     

基于区域分解的薄壁回转壳自由振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同组合边界条件的薄壁回转壳的自由振动.首先沿壳体母线方向将壳体分解为一些自由壳段,并采用广义变分和最小二乘加权残值法将壳体分区界面上的位移协调方程引入到壳体的势能泛函中;然后将壳段位移变量以Fourier级数和Chebyshev多项式展开,对总的势能泛函变分后得到回转壳的离散动力学方程.采用区域分解法分析了不同边界条件的圆柱壳、圆锥壳、抛物壳的自由振动,并将计算结果与其它文献值及 ANSYS 结果对比,结果表明:随着回转壳分区数目的增大,区域分解法计算出的壳体频率很快收敛;本文结果与其它方法计算结果非常吻合(相对误差不超过0.4%).采用该方法可高效计算不同组合边界条件回转壳体的低阶和高阶振动频率.     

球形扁壳在冲击载荷作用下的超临界变形

本文利用Pogorelov提出的薄亮稳定性几何学理论,研究了球形扁壳在冲击作用下的超临界变形行为。这种方法是建立在实验观察中,壳结构的大变形是以近似于一种等距变换的方式产生的。首先,给出了壳体变形能的近似表达式,在此基础上,考虑了两种不同的在扁球壳顶部的冲击方式,利用能量原理,得到了描述运动的控制方程。从而给出扁球壳中心最大凹陷半径随冲击载荷变化的近似表达式,并将此结果与实验进行了比较,二者吻合的还是比较好的。     

球形扁壳在冲击载荷作用下的超临界变形

本文利用Pogorelov提出的薄亮稳定性几何学理论,研究了球形扁壳在冲击作用下的超临界变形行为。这种方法是建立在实验观察中,壳结构的大变形是以近似于一种等距变换的方式产生的。首先,给出了壳体变形能的近似表达式,在此基础上,考虑了两种不同的在扁球壳顶部的冲击方式,利用能量原理,得到了描述运动的控制方程。从而给出扁球壳中心最大凹陷半径随冲击载荷变化的近似表达式,并将此结果与实验进行了比较,二者吻合的还是比较好的。     

太阳强烈辐射对大跨度球面网壳静力性能的影响

在太阳辐射下大跨度建筑物的外部温度场呈非均匀分布,阴面区域的温度低于阳面区域的温度.均匀温度场和非均匀温度场假定给出的分析结果不同.外部温度场受太阳辐射、风速、涂层材料及周围物体辐射反射率等因素的影响.采用简化方法实现大跨度空间钢结构在太阳辐射下外部温度场模拟,得到一个地区的球面网壳外部温度场的分布规律.使用有限元法分析外部非均匀温度场对网壳结构受力性能的影响.算例分析表明,均匀温度分布假定不适用于大跨度双层球面网壳结构的设计.     

正交各向异性园柱形薄壳在任意边界条件下的自由振动问题

本文以Cheng氏理论为基础,给出正交各向异性园柱壳自由振动的基本微分方程式.利用长度待定法,得到壳体在任意边界条件下固有频率与壳长关系的精确解. 引进简化条件,导出壳体在α)|λ_i~2|和n~2为相同数量级、b)|λ_i~2|<相似文献   

应用广义变分原理计算扁壳的固有频率

由于数学上的复杂性,要在满足全部方程和边界条件的情况下来决定扁壳振动的固有频率是有很大困难的。因此一般采用了法等各种近似解法。但在应用这些近似解法时,也还需要满足一定的条件,因而往往也会出现不少困难。本文给出了一个计算扁壳固有频率更一般的近似解法,并对建筑部门常见的对边簡支对边固定和三边簡支一边固定这两组边界条件的矩形底球面扁壳的基本固有频率进行了计算。计算过程表     

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.     

内时弹塑性力学边界积分理论和边界元计算(一)

本文根据贝蒂理论,应用拟弹性方法,建立了内时弹塑性力学的适于数值计算的边界积分方程,其中包括空间问题和平面问额。而后根据它们给出了球壳问题的增量解析解计算式。我们在“内时弹塑性力学边界积分理论和边界元计算(二)”中依据(一)所建立的方程给出了几个轴对称问题的全量解析解。从比较结果可知本文建立的方程是有效且有用的。对于难于求得解析解的复杂问题我们将在以后的文章中进行边界元数值计算。     

复合材料的多层、夹层和加筋圆柱曲板的稳定和振动

本文在文献〔1,2〕的基础上,考虑了沿壳体厚度方向的剪切变形,探讨周边简支的纤维增强复合材料的正交各向异性的多层、夹层和加筋矩形圆柱曲板(与圆柱壳),在轴压、侧压和剪切(扭矩)作用下的临界载荷和横向振动固有频率的计算问题。在编成计算程序后,用一些算例将用文献〔1〕中的扁壳方程(Donnell壳体理论) 和文献〔3〕中的非扁壳方程(Love的壳体一阶近似理论) 算得的结果作了比较;将轴压下轴对称失稳和非轴对称失稳的临界载荷作了比较;将在轴压和侧压作用下失稳时外加筋曲板和内加筋曲板的临界载荷作了比较;将有薄膜力N_x~0和N_y~0同时和分别作用时与没有薄膜力作用时的横向振动固有频率作了比较;将按壳体的剪切变形理论和经典理论算得的临界载荷作了比较;将铺层情况对临界载荷的影响作了比较。     

均布压力作用下圆底扁锥壳的大挠度问题

1.引言圆底扁锥壳是工程中的常见壳型结构,与扁球壳相比,对圆底扁锥壳的大挠度理论和实验研究都不多,仅有少数文献进行过研究,文献[1]和[2]用的是伽辽金方法,文献[3]用摄动法,文献[4]用修正迭代法,它们分别在壳体几何参数λ不大的范围内确定了失稳临界载荷。由于这些方法本身存在的困难,所得解答当λ稍大时就不准确了。本文利用牛顿-样条函数方法对均布压力作用下圆底扁锥壳(图1)的非线性弯曲和稳定性进行研究,获得一些有意义的结果。2.基本方程及其求解考虑均布压力作用下圆底扁锥壳的轴对称非线性方程:     

矩形底球面扁壳具有小圆孔时孔边应力集中的近似计算法

在扁壳屋顶上,有时为了采光及其它建筑上的要求而需要开设小圆孔,这时孔边将产生应力集中。壳体在任意点开有小圆孔时的计算非常繁复,因此以前很少有人去探讨过。球面旋转扁壳顶点开有小圆孔的轴对称问题在不少文献中有过讨论。坪井善胜及     

弹性扁壳的边界元解法

本文在作者关于扁壳基本解的工作基础之上,以位移法建立了扁壳各物理量的边界积分方程,并讨论了边界元求解过程中的一些具体数值问题。得到了较为满意的计算结果。     

爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力屈曲

研究计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在爆炸冲击载荷作用下的非线性轴对称动力屈曲问题。通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入R.H.Cole理论的爆炸冲击力,得到爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力控制方程,应用Galerkin方法得到用顶点挠度表达的爆炸冲击动力响应方程,并采用Runge-Kutta方法进行数值求解,采用Budiansky-Roth准则确定冲击屈曲的临界载荷,讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,此方法是可行的。     

集中载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性分析

波纹膜片是一种薄壳弹性体，由于它的参数很多，又相互制约，所以使得它的设计很复杂。在大多数位移式仪器仪表中，要求波纹膜片产生至少和膜片厚度是同样数量级的弹性位移。这就要求使用薄壳的几何非线性理论进行分析。大多数学者研究波纹膜片的弯曲问题，是采用扁壳理论讨论具有浅波纹的膜片。而工程实际中，经常遇到深波纹膜片，这就要求从一般壳体大挠度方程进行求解。本文采用轴对称旋转壳体的简化Re-issner方程。研究了在中心集中载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性弯曲问题。应用积分方程方法，可以获得膜片的特征关系（载荷-中心挠度关系）和应力分布。文末给出实例计算的数值结果。