挤压应力对圆柱壳轴对称弯曲变形的影响

以柱面为中面的薄壳,称为柱形薄壳,简称为柱壳.因为这种薄壳在纵向(柱面的母线方向)没有曲率,在计算、设计、制造、施工方面都比较简单,所以得到广泛的使用.在壳体理论中,通常采用如下的计算假定:(1)垂直于中面方向的线应变可以不计;(2)中面的法线保持为直线,而且垂直于变形后的中面;(3)与中面平行的截面上的正应力σ_3(即挤压应力),远小于其垂直面上的正应力,因而它对形变的影响可以不计;(4)体力及面力均可化为作用于中面的荷载.本文在放弃计算假定(3)的情况下计算了圆柱壳在轴对称弯曲时的变形和应力,得到的最大应力比传统理论得到的最大应力更大,最大挠度更小,更接近有限元分析的结果.计算结果对高压容器的设计有一定参考价值.     

平面应力断裂力学

薄板、薄壳和各种型式的薄壁结构是工程实际中广泛采用的承载结构。这种结构表面裂纹及穿透裂纹的断裂分析是个相当复杂的问题。平面应力断裂力学主要解决穿透裂纹的断裂分析。因为薄板、薄壳的壁很薄,板厚(壳厚)相对于其他尺寸小一个至几个数量级。而前后板面是不受力的自由表面。因此,所有与板面平行的面元都可以近似看作不受应力作用。如图1所示,相当于z方向应力σ_z、τ_(xy)、τ_(yz)近似为零。也就是说,      

常子午线曲率薄壳轴对称几何非线性问题的复变量方程

1.几何非线性问题的基本方程在本世纪初,Reissner H.和Meissner E.利用在线性薄壳理论中存在的静力-几何比拟关系,将线弹性薄壳轴对称问题,归结为以应力函数和转角为未知量的两个常微分方程。以后,人们利用这两个方程的相似性,引入复未知函数,把一些典型壳体的方程简化为一个二阶变系数常微分方程,为这些问题的求解带来极大的便利。本文将这一方法推广到薄壳大位移问题,导出用复未知函数表示的常子午线曲率壳体轴对称变形的非线性微分方程。从这个一般方程可以直接得到关于柱壳,锥壳,圆球壳,环壳和圆板几何非线性问     

关于40个自由度八结点壳体单元的一些计算试验

1.引言由等参数单元发展而来的40个自由度八结点的壳体单元不仅可应用来计算厚壳,而且可用来计算薄壳.文[6]对单元通过任一点的中面法线的计算,给出一个与文[1—4]所采用的不同的合理的方案,文[6,7]进行过实例计算.我们对国内及国外这两种方案,都编制了程序,进行比较性计算.应力计算使用了一个线性外推公式,可     

波纹壳的光弹性贴片法应力测定

1. 前言波纹壳是工程上广泛应用的一种弹性元件。研究波纹壳的应力应变分布状况,对于确定波纹壳的强度和弹性具有重要的工程应用价值和理论意义。图1所示为U形波纹壳及其受力情况示意图。波纹壳是由半圆弧的圆环壳和环板联结组成的,受轴向力作用。本文通过光弹性贴片法测定了该壳体A-B段上的应力应     

弹性半空间中相邻两结构在SH波作用下的动力响应

1 问题的提出与求解考虑图1所示的圆筒地铁结构.设两个相邻圆筒沿oz 轴方向为无限长,其纵向轴线平行于地表,并具有相同的横截面,相同的埋置深度和由相同的材料构成.现论述在SH 波作用下如何采用边界元和波函数展开相结合的方法来求解其动力响应.设将半空间分成三个区域:R_1(包括R_1~Ⅰ和R_1~Ⅱ,分别表示左右圆筒),R_2和R_3.对区域R_3用波函数展开法求解,区域R_1和R_2则用边界元法求解,通过区域之间的位移、应力连续条件,求出各边界上的位移和应力,从而通过边界上的位移和应力值,求解各域内任意点的位移和应力.     

轴对称正交异性圆环壳的齐次完全渐近解

承受轴对称载荷的正交异性圆环壳的静力分析,归结为求解一非齐次二阶复变量方程.当所含参数μ较大时,常采用渐近解法.因方程含一阶转点,所以求全域一致有效且达到薄壳理论精度的完全渐近解较为困难.过去,齐次解只求到一级近似.本文采用广义Airy函数方法,求出了高级近似.这样,轴对称正交异性圆环壳的齐次解第一次有了达到薄壳理论精度的完全的渐近展开.     

U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅰ)--基本方程及环板的屈曲

U型波纹管是现代管道系统中最常见的一种位移补偿器 ,它由环板和具有正、负Gauss曲率的半圆环壳组成 ,在管道所传输的介质的压力作用下会发生屈曲。其中环向屈曲最为复杂 ,精确的理论分析非常困难 ,有限元分析也不多见。作者在分析前人工作的基础上 ,以圆环壳段为单元 (特定的旋转壳段单元 ,能自动退化成环板单元 ) ,限于弹性范围和线性化特征值问题 ,对介质压力作用下U型波纹管及其相关结构 (圆环板、圆环壳、半圆环壳 )的环向屈曲问题进行了分析。考虑了结构屈曲前的弯曲 ,计及压力的二次势能 ,导出的应力刚度矩阵和载荷刚度矩阵是非对称的。全部工作分为三部分 :(Ⅰ )基本方程 ,环板的屈曲 ;(Ⅱ )圆环壳、半圆环壳的屈曲 ;(Ⅲ )波纹管平面失稳的机理。本文为第一部分 ,除推导公式外 ,对不同边界和不同内外径之比的环板在径向均匀压力作用下的环向屈曲进行了计算 (轴对称的径向屈曲作为特例得到 ) ,给出了前屈曲应力分布、临界载荷及相应的屈曲模态 ,并将临界压力的值与前人基于vonK偄ｒｍ偄ｎ大挠度板的精确解进行了比较 ,吻合良好。     

中心穿透裂纹有限板的一个基本解

本文研究了边界配位法的收敛条件.选型的应力函数,用基于平方逼近理论的边界配位法,计算了图1所示有限板裂纹端的应力强度因子.讨论了近似解相对于准确解的精确度和上述收敛条件的可靠性. 1.图1(a)所示平板裂纹端的应力强度因子中心裂纹有限板几何和受载如图1(a)所示,裂纹长度为2a,该问题可视为图1(b)和(c)的迭加,有     

旋转薄壳的有限元分析

本文对旋转薄壳的位移、应力问题,提出了一种有效的曲线单元,可以计算曲率、壁厚及斜度有突变的各种形状的旋转薄壳。对非轴对称载荷问题,在圆周方向采用Fourier级数展开,是半解析的有限元法。     

不同拉压弹性模量壳体有限元法

1.计算假定不同拉压弹性模量的弹性理论在壳体有限元计算中应用的假定: (1)单元的内力、应力及应变状态用单元形心处的内力、应力及应变状态来代替,其精度随网格加密而提高。(2)沿壳厚将单元分层,假定单元内同一层为同一类区域。(3)根据各层区域类型的不同引入不同的弹性模量E~+、E~-和泊松比v~+、v~-,以E_1、v_1表示薄壳物理方程中的E、v。薄壳上各点为二维应力状态,σ_α、σ_β为主应力,则E_1、v_1按如下方法确定:     

组合式压力容器的应力分析

蒸压釜是硅酸盐建材厂的关键设备.当按国外类似产品进行设计时,由于缺少强度计算文件而不能投产.我们受委托对现有引进结构进行强度计算和应力测试.这类蒸压釜是薄壳-实体组合式的压力容器(图1),结构的应力分析方法国内外尚未公开发表.由于结构形状复杂,经典的薄壳理论 ...     

圆柱壳体的曲率半径对表面裂纹应力强度因子的影响

本文探讨了含周向内、外半椭圆表面裂纹圆柱壳体的曲率半径对其应力强度因子K_1的影响.主要内容包括三个部分:1.用光弹性法测定了含周向半椭圆表面裂纹圆柱壳的应力强度因子.2.用焦散线法测定了含周向半椭圆表面裂纹圆柱壳体的应力强度因子.3.拟合出了曲率修正因子F_c的近似计算公式.文章给出的结果与已有的理论结果吻合.曲率修正因子F_c的近似计算公式在给定的范围内能够满足工程上的需要.     

密圈螺旋弹簧的应力增大系数K

密圈螺旋弹簧的应力增大系数,或称曲度系数,各国材料力学教程中几乎都要引用它。如图1所示该项应力增大系数是对比直杆受扭得出来的。获得的方法有两种:一种是近似的方法,这种方法只考虑簧丝的曲率即类似于曲杆,以及簧丝本身受到的剪切效应;另一种是严格的方法,即根据弹性理论进行应力分析求解得出。     

柱壳套接胶合接头的扭转应力分析

1.引言胶合连接具有机械连接方式无法比拟的优越性.在工程结构中有着广泛的前景.对各种胶合接头的强度分析,也是很有实用价值的研究课题.这里我们讨论两个不同材料和不同厚度的柱壳,用一定厚度的胶层套粘在一起,在两端扭转载荷作用下,其粘接处各层中的应力分布情况.粘接结构如图1所示.为了方便,选取柱坐标计算.我们仅考虑套接部分的应力,分为内外柱壳和胶层三部分,分别用1、2、3来标识,并设其弹性常数和泊松比分别为E_1、v_1,E_2、v_2,E_3、v_3.对于该种接头的研究,目前较多见的是采用有限元法进行拉伸应力分析,对于     

密圈螺旋弹簧的应力增大系数K

密圈螺旋弹簧的应力增大系数,或称曲度系数,各国材料力学教程中几乎都要引用它。如图1所示该项应力增大系数是对比直杆受扭得出来的。获得的方法有两种:一种是近似的方法,这种方法只考虑簧丝的曲率即类似于曲杆,以及簧丝本身受到的剪切效应;另一种是严格的方法,即根据弹性理论进行应力分析求解得出。     

线弹簧模型法在含表面裂纹球壳中的应用

本文应用线弹簧模型法,基于Sih.G.C.含二维裂纹球壳理论建立了含表面裂纹球壳的控制方程,采用数值方法选取位移试函数及合理地处理了对偶奇异积分方程使计算大为简化,通过电算实现了计算求解过程,从而获得了球壳表面裂纹前沿各点的应力强度因子之值。 最后将计算结果与考虑“膨胀效应”后的Ncwoun-Raju 解进行了比较,同时研究了曲率因素对表面裂纹线弹性断裂性态的影响。     

具有刚性加强端的斜锥壳的渐近解法

本文在文献[1]、[2]的基础上,利用将内力及位移展开成k=(h/λ)~(1/2)及斜锥偏度参数m的双重渐近幂级数的方法,得出了斜锥壳的渐近解,同时以直角斜锥壳承受正压力情况为例,给出了它的应力计算分析表达式。 为了验证所给公式的精确程度,计算了斜锥壳薄膜应力的数值解,并作了两个斜锥壳试件的电测试验。结果表明,本文所得的渐近解的误差基本上在(h/λ)~(1/2)及m~2的量级范围內。 对于斜锥壳这类形状复杂的构件,直接求解薄壳基本方程是很困难的,数值解只能求出在给定尺寸时的解答,不能得出适用于一般尺寸的解析解,对具有小参数特点的构件,渐近解的优点在于能得到具有一定精度的应力分析表达式,便于工程设计应用。     

零曲率闭口壳的渐近解法

本文在文献[1]所得结果的基础上,建立了零曲率闭口壳当载荷沿壳表面及沿边界变化不过于急剧时,在各种边界条件下的二次近似渐近解法.将壳中的应力状态分为三种基本类型:薄膜应力状态(包括薄膜静力平衡方程的特解与齐次解)、纯弯应力状态及简单边界效应应力状态.按面向约束是否“完全”,即能否保证中心面为“不可变”的两种不同情况讨论了求解步骤.当中心面为“不可变”时,可以先解出薄膜及纯弯应力状态,然后求解简单边界效应应力状态.文中给出了在各种边界条件下各基本应力状态的相对量级关系.当中心面“可变”时,只在当载荷满足一定条件的特殊情况下才能按上述步骤求解,而在一般载荷情况下上述步骤不再适用,必须将各应力状态联立求解.     

一种大变形曲壳单元

本文用壳中面节点的位移矢量和节点处壳中面单位法线矢量的矢端位移矢量构造了一种大变形曲壳单元,它是大变形曲壳单元的一般形式,能包括已有的大变形曲壳单元,且公式最简单,计算中采用的载荷增量或位移增量可以很大。