离散支承旋转壳的动力分析

1.前言热电厂、钢铁厂、原子能反应堆等用水量较大的工厂日益广泛采用自然通风冷却水塔.1965年英国Ferrybridge 电站三个大型冷却塔(高114公尺,底部直径91.5公尺)倒塌的严重事故引起了世界上对冷却塔研究的重视.文献采用将冷却塔旋转壳分割为若干个环壳的办法,将节圆上位移u、v、ω及其直到二阶导数展成三角多项式,以其9个系数作为未知数,提供了一种静力计算方法,该文只考虑冷却塔下部为连续支承情形.对实际应用的人字柱支承(离散支承)则未予考虑.     

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.     

一种生物类材料广义双曲膜壳计算模型

基于Ciarlet-Lods定义的广义膜壳,首次提出了该模型的一种Galerkin协调有限元离散格式。首先,对积分区域进行三角剖分,并在三角网格上对位移前两个分量用带泡一次Lagrange插值多项式逼近,而对第三个分量,即法向位移,用一次Lagrange插值多项式逼近。其次,讨论了广义膜壳弱解的存在性、唯一性和数值解的存在性、唯一性以及弱解与数值解的误差估计。最后,本文对生物材料的双曲膜壳采用该方法进行数值模拟,得到不同网格下双曲壳中性面上的位移,并通过分析数值模拟结果证明了有限元离散格式的收敛性和有效性。     

含面内转动自由度的广义协调曲面矩形扁壳元

扁壳单元中引入结点转角自由度可以在不增加结点的情况下,增加位移场的阶次,提高计算精度,从而显著地提高单元性能。同时在单元中引入泡状位移场,能有效地扩大了单元位移场的解空间,所构造的单元具有计算精度高、对计算网格畸变不敏感的优良特性。本文利用广义协调薄板单元RGC-12的位移函数作为扁壳元的法向位移,利广义协调矩形膜元的位移函数作为扁壳面的切向位移,通过附加面内转动自由度构造了一个具有24个自由度的4结点广义协调曲面矩形扁壳元GRC-S24。在此基础上再增加一个广义泡状位移,又构造了一个具有更高计算精度的曲面矩形扁壳元GRC-S24M。并通过实例分析对这两个单元的收敛性和精度进行了验证。     

群论在结构分析中的应用

本文从群论的观点利用对称性来进行结构分析.文中根据结构对称群的各个不可约表示,将未知变位转换成不可约子空间基底上的广义位移.与这些广义位移相对应的刚度阵具有准对角形式,由此把结构计算题目分解为其未知数只有原先1/n的n个小问题,使得在提高计算速度与减少存储量这两方面都收到了十分显著的效果.本文还通过已编制的一系列程序,结合各种实例,讨论了相应的计算方法.     

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.     

两种类型夹层锥壳的位移型统一理论及应用(Ⅰ)

本文使用锥壳的Donnell型位移基本方程组,通过引入位移函数和广义荷载,将两种类型的夹层锥壳之基本方程组化成为一个关于位移函数的八阶可解偏微分方程,由此可得到许多常见问题的新型控制方程.     

基于混合变量条形传递函数方法的圆柱壳屈曲分析

提出了一种分析交各向异性圆柱壳和阶梯圆柱壳稳定性问题的混合变量条形传递函数方法。首先基于Fluegge薄壳理论，通过定义广义位移变量和对应的广义力变量，建立了圆柱壳混合变量能量泛函；然后通过引入条形单元，定义混合状态变量和采用传递函数方法对超级壳单元求解，得到具有多种边界条件圆柱壳屈曲问题的半解析解；最后通过位移连续和力平衡条件，可以得到阶梯圆柱壳屈曲问题的解。理论解推导过程表明此方法在引入边界条件和进行阶梯圆柱壳求解时非常方便。算例分析的结果验证了本方法的正确性。     

三维编织复合材料圆柱壳在外压作用下的屈曲分析

提出一种三维四向编织复合材料圆柱壳的细观力学模型,宏观上基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kármán型方程,采用奇异摄动法求解在固支边界条件下三维四向编织复合材料圆柱壳在外压作用下的屈曲和后屈曲.分析中同时考虑非线性前屈曲、大挠度和初始几何缺陷的影响.讨论了纤维体积含量、壳体几何参数等因素对圆柱壳屈曲行为的影响.     

弹性中厚扁球壳的边界积分方程解法

1.前言近年来,边界元法已成功地求解了薄壳弯曲等问题。经典薄壳理论采用Kirchhoff假设,忽略了剪切变形,转动惯性效应.此理论计算厚壳,带有小孔洞的壳体会带来较大的误差。本文所讨论的球壳平衡方程中,不仅包含薄膜内力项和弯矩项,而且还反映了横向剪切变形。利用假设位移函数法,推导出其基本解。然后由虚功原理导出一组五个边界积分方程。其中含有五个广义位移(两个转角分量和三个位     

实旋转体轴对称变形的一种有限元新模式

本文以节圆的环向应变 s_θ和轴向位移 W 为单元自由度在(r~2,z)平面上构造有限元的新模式,更符合实际的位移场并避免了应力在对称轴上存在的 l/r奇异项.采用本文提出的有限元新模式得到的计算结果较之文[1]、[2]在对称轴附近有明显的改善.     

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     

扁壳动力学中只含广义力的最小值原理

本文首先通过Ｌａｐｌａｃｅ变换导出了关于具有五个广义位移并考虑转动惯量效应时各向异性的线弹性扁壳在动力学中只含广义力的最小转换能量原理，然后通过引进相容权函数的集合推导出关于原空间时间域的一个最小值原理。这两个最小值原理在扁壳静力学中均没有其对应形式     

基于混合变量的脱层壳屈曲分析

提出一种分析脱层圆柱壳稳定性问题的混合变量条形传递函数方法。首先基于一阶剪切理论，通过定义广义位移变量和对应的广义力变量，建立壳的改进的混合变量能量泛函；然后引入条形单元，对混合变量在环向进行离散，从而导出超级壳单元的混合变量能量泛函，由变分原理得到控制方程，采用传递函数方法得到其形式解；最后，将含环向贯穿脱层的复合材料层合壳作为超级壳单元的组合体，得到脱层壳的屈曲方程。给出了脱层大小和深度以及脱层壳边界条件对屈曲载荷的影响。     

广义协调平板型矩形壳元

本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元ＧＣＲ２４。它在四个角点处各有六个自由度，总共二十四个自由度。作为一种极限协调元，单元的收敛性得到保证，并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验，表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠、计算精度高的优质单元。     

广义协调平板型矩形壳元

本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元ＧＣＲ２４。它在四个角点处各有六个自由度，总共二十四个自由度。作为一种极限协调元，单元的收敛性得到保证，并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验，表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠，计算精度优质单元。     

弹性扁壳的广义变分原理及扁壳理论的某些问题

本文导出了一个以应力函数及挠度为变量函数的弹性扁壳的广义变分原理。在这个变分原理中,扁壳全部基本方程都是Euler方程,全部边界条件都是自然边界条件。 应用这个变分原理,我們討論了以下問題: 1.用应力函数及挠度表示几何边界条件的問題; 2.多連通扁壳的位移单位条件問題。 文内还导出了大挠度情形的广义变分原理。     

基于区域分解的环肋圆柱壳-圆锥壳组合结构振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同边界条件下环肋骨圆柱壳-圆锥壳组合结构的振动特性.首先把组合壳体分解为自由的圆柱壳、圆锥壳段;视环肋骨为离散元件,根据肋骨与圆柱壳段之间的变形协调条件,将肋骨的动能和应变能附加于圆柱壳段能量泛函中.然后基于分区广义变分和最小二乘加权残值法将所有分区界面的位移协调方程引入到组合壳体的能量泛函中.圆柱壳段、圆锥壳段位移变量的周向和轴向分量分别采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开.以自由-自由、自由-固支和固支-固支边界条件的环肋骨组合壳体为例,采用区域分解法分析了其自由振动及在不同激励下的振动响应.通过与有限元软件ANSYS结果进行对比,发现两种方法计算结果非常吻合,验证了区域分解方法的计算精度和高效性.     

充液圆柱壳的自振特性

文内含液圆柱壳的自由振动方程组以力矩理论为基础,壳面位移用梁函数逼近。壳内的流体力学方程用有限Hankel变换分段求解,结果能满足全流场条件。用广义液动压力表示流体与结构的相互作用,从而把充液圆柱壳的自由振动归结为广义代数特征值问题。为了比较方法的精度,以两端简支、端头有刚性平面限制的圆柱壳为例,计算了空壳和充液壳的频率,初步讨论了各阶频率与周波数的关系,最易激发周波数的变化规律。理论计算的频率值与实验结果一致。     

关于弹性扁薄壳问题的通解

本文证明了BπacoB提出的扁壳混合函数方程确是常曲率非球面扁壳问题的通解(混合函数形式)。从而解决了专著[2]指出的疑题。本文导出了球面扁壳问题的通解。 此外,从扁壳位移法基本方程出发,导出了扁壳的位移函数,证明了用位移函数表示的位移连同位移函数方程一起也代表了扁壳问题的通解。