“具有轴对称几何缺陷圆柱壳的静力分析”中的疑问

<正> 1.文献[1]中的可疑结论文献[1]利用小参数展开的方法,对具有轴对称几何缺陷圆柱壳进行了静力分析.这个想法很好.但是,该文却得出了一个奇怪的结论:“通过对零阶近似方程的讨论发现:缺陷壳形状函数的性态对零阶近似方程的性态影响很大.缺陷壳的零阶解不一定只反映完善壳的解.”,“按通常的想象,只要缺陷的幅度很小,那么缺陷的作用就应该只反映在一阶近似中,零阶近似解应该是完善柱壳的解,然而,这里却出现了违反直觉     

极坐标有限条法解扁球壳问题

本文用有限条法解扁球壳问题,对于轴对称问题与位移和内力沿环向按cosnθ或sinnθ分布的非轴对称问题,分别推导了三类壳元(圆底壳元,圆孔外无限壳元,圆环底壳元)刚度矩阵的精确解。对于沿环向按cosnθ或sinnθ分布的环形面荷载和环形线荷载推导了单元等价节线荷载的表达式。编制了相应的计算程序,计算了典型例题。结果表明,此法具有计算工作量少而计算精度高的优点。     

以环肋加强的圆柱壳在液压作用下的总体稳定

本文给出了以环肋加强的圆柱壳在液压作用下屈曲形态和临界载荷的计算方法.根据组合结构的方法,建立了一组肋和肋间壳段的稳定微分方程组.在肋的截面高度、偏心距、截面总面积ΣF_r、总抗弯刚度ΣE_rI_(G_ra)不变的前提下,而使环肋的数目趋于无穷大,从而得到了作为组合的环肋加强壳的初次近似的正交各向异性壳模型及其弹性关系.可以进一步寻求方程组的级数解,其首项代表零阶近似解,亦即上述等效正交各向异性壳的解,其余各项代表逐次渐近的修正解,或等效壳和真实的环肋加强组合壳解的误差.根据误差的估计可以给出简化为等效各向异性壳的判据.最后给出了算例并与其它作者的方法进行了比较.计算结果表明与实验符合得很好.     

轴对称载荷作用下迭层复合材料旋转壳的分段解析法

纤维缠绕旋转壳体结构具有重量轻、强度高、易加工等优点,这样的壳体在宇航技术中应用最多,这样的壳体沿子午线的刚度是变化的,但通常是正交异性的,且壳壁很薄,因而可以用分段解析法求得近似解。即把壳体沿其旋转轴分成许多个截壳单元,对每一截壳用解析法求 ...     

一般情况下小垂度索的刚度方程及其应用

索单元的刚度随变形而变化,索结构的力学分析是一个典型的几何非线性问题,因而在数值分析中单索的刚度方程显得尤为重要。由于许多文献不常见的单索刚度方程在推导时忽略了索单元元弦向倾的影响,用来进行结构计算尚存在一定的误差。本文因此考虑了影响单元刚度的弦倾角等因素,推导了一般情况下小垂度索的显式表达刚度方程,并运用该刚度方程进行结构数值分析,与采用近似刚度方程的分析结果进行了比较,给出了近似刚度方程与本文     

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     

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,      

旋转功能梯度智能结构的刚-柔耦合动力学分析

基于一次耦合模型理论建立了中心刚体-压电层-功能梯度材料智能梁系统的刚柔耦合动力学模型．研究了开环状态下将压电材料作为传感器的压电效应和质量刚度效应对系统动力学特性的影响．通过仿真算例与另两种不同建模理论（传统零次近似耦合模型、一次近似耦合模型）作了对比．随着中心刚体外驱动力矩的增大,零次近似耦合模型和一次近似耦合模型计算结果逐渐发散,而本文的一次耦合模型的计算结果始终保持收敛,较其他近似耦合模型具有一定优势．对三种不同的结构的计算结果表明,压电材料的压电效应对系统的动力学特性影响显著,压电材料的质量刚度效应也会影响智能梁的动力学行为,前者比后者的影响大得多．此外,功能梯度材料功能梯度指数对系统动力学特性的影响也较大．     

两种不同摄动算法的优化方法增强门板的抗弯曲刚度

分别采用了两种壳体结构的形状优化算法来提高门板结构的抗弯曲刚度,它们分别是控制算法与敏度算法的壳体珠状优化方法。优化结果表明,对于壳状门板的刚度优化,这两种算法都是采用材料单元的摄动迭代来降低壳单元的最大应变能。两类算法之间的明显不同在于:控制算法在优化完成后会产生典型的珠状结构,而敏度算法产生的珠状结构则更平缓且不明显;同时,对于门板结构刚度的优化计算,控制算法的优化结果将最大单元应变能从1.83×10~(-3)J降低至1.35×10~(-3)J,而敏度算法则降低至1.49×10~(-3)J。因此对于该目标优化方法来说,控制算法更优于敏度算法。     

加肋管板的变形和应力分析

本文用有限单元位移法求加肋管板在机械力和温度场下的变形和应力状态。文中对一些问题(如管板的等效刚度、加肋粱偏心、不同类型构件的连接、斜边界和共面结点处理以及温度应力等)作了讨论。并对不同结构形式、尺寸、边界条件下所得到的结果作了比较。 本文作者已编成719机通用程序,它能普遍适用于不同类型的机械力和温度场下的板、壳、杆的单类型结构和组合结构。     

适用于壳体h型自适应有限元分析的一组新单元

推导出一组适用于h型自适应分析的四边形蜕化壳元。对于大多数壳体结构,壳单元的刚度矩阵可分为薄膜、弯曲和剪切三部分。对薄膜部分本文采用杂交应力元方法进行设计,独立假设薄膜应力场以改善其精度;弯曲部分的刚度矩阵则依然由基于位移的应变来获得;而剪切部分则采用假设自然应变的方法来获得能克服薄壳下剪切自锁的新剪应变并用于计算此部...     

有界参数结构特征值的上下界定理

与方法近似性的结构特征值包含定理不同,给出参数近似性的结构的特征值上下界定理．在结构刚度矩阵和质量矩阵可以利用结构参数进行非员分解的条件下,通过区间分析,将特征值的上下界分解成两个广义特征值问题进行求解．结果可以看成是胡海昌教授的特征值质量包含定理和刚度包含定理在结构参数近似性特征值问题中的一种推广和应用．     

热塑剪切带后期演变的准定常近似

1.基本方程式的讨论描写热塑剪切变形的近似模型方程组为其中τ和γ分别是剪应力和剪应变,θ是温度,ρ是密度,C_v是比热,γ是导热系数,t和y分别是时间和空间坐标.一般形式的本构关系为τ=τ(γ,γ,θ)(2) 如果在变形中,没有热量流出试样,则方程组(1—2)就存在一个沿y轴均匀分布,但随时间变化的解:     

自引力旋转球壳的弹性力学解

考虑旋转对自引力球壳的影响,借助MATHEMATICA符号计算软件求解了Navier方程,得到了自引力旋转球壳的弹性力学解析解,给出了应变和应力张量的解析表达式,并分析了应变和应力张量的性质,得到了在球壳或球体内主应力最大的位置,即在极角θ≈49°和θ≈131°处,或在纬度41°S和41°N处。     

一类新型受任意载荷的杂交旋转壳单元

本文从弹性力学Reissner变分原理出发推导旋转壳曲线坐标系下内分，位移的二类变量广义变分原理，依据这个原理推导一类旋转壳坐标系中具有独立横向转角的受谐和外载荷下的杂交旋转壳单元，内力模式的选用使刚度矩阵的剪切部份在薄壳情况下能反映Kirchhoff假设，并使单元刚度矩阵满秩，从而保证单元无剪切自锁和零能模式，数例证明这类单元对中厚和薄旋转壳具有良好的通用性和较高的精度。     

考虑结构损耗时水中圆柱壳的振动声辐射特性研究

基于圆柱壳的振动方程以及壳与流体边界上振速连续条件,推导了简支在刚性圆管上的有限长圆柱壳的低频声辐射的自辐射阻抗和互辐射阻抗计算公式,在考虑结构损耗情况下求解了圆柱壳的机械阻抗、表面振速、辐射声功率、辐射效率以及辐射声场的分布特征。结果表明:低阶模态自辐射阻抗大于互辐射阻抗,且自辐射阻随模态阶次增大迅速减小;当p、m同为偶数或奇数时模态辐射阻系数rpmqq大于零,反之小于零。模态辐射抗系数xpmqq在零值附近波动并当ka趋于无穷大时xpmqq都趋向零;p与m相差越大,rpmqq和xpmqq越小。当激励力频率较低时圆柱壳辐射声场指向性为"∞"和"8"叠加的形状;随频率增高,轴向模态和周向模态综合效果导致辐射声场指向性趋于复杂。计算简支圆柱壳的声辐射特征,必须要考虑结构的损耗。     

等直杆单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为了有效完成大型铰接单层网壳结构的后屈曲分析,本文采用对杆单元杆端力函数求导的方法推导出了等直杆单元切线刚度矩阵的精确形式。该切线刚度矩阵不受结构小变形限制,适用于结构产生任意大结点位移情况。以六角星桁架、平面圆拱桁架和大跨K8单层网壳结构为算例,采用广义位移控制法进行非线性后屈曲分析,其中预测子采用本文杆单元切线刚度矩阵。算例分析结果表明,本文杆单元切线刚度矩阵在大型铰接单层网壳结构的非线性后屈曲分析中有很强的预测能力。     

等直杆单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为了有效完成大型铰接单层网壳结构的后屈曲分析,本文采用对杆单元杆端力函数求导的方法推导出了等直杆单元切线刚度矩阵的精确形式。该切线刚度矩阵不受结构小变形限制,适用于结构产生任意大结点位移情况。以六角星桁架、平面圆拱桁架和大跨K8单层网壳结构为算例,采用广义位移控制法进行非线性后屈曲分析,其中预测子采用本文杆单元切线刚度矩阵。算例分析结果表明,本文杆单元切线刚度矩阵在大型铰接单层网壳结构的非线性后屈曲分析中有很强的预测能力。     

刚柔耦合建模理论的实验验证

传统的混合坐标建模理论是零次近似方法，对刚柔耦合问题的描述存在缺陷，研究以一个由中心刚体，柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统对象，建立了精确的一次近似的刚柔耦合动力学方程，在该模型中计及了结构阻尼及风阻的影响，利用单轴气浮台动力学实验平台，通过与实验数据的比较，说明了传统零次近似方法在某些条件下已不能下确描述柔性的刚性正确性和可靠性。     

基于混杂双稳定层合板的准零刚度隔振装置

准零刚度隔振装置(quasi-zero stiffness,QZS)在其平衡位置处的刚度接近于零,能够有效地隔离加速度幅值较低的微振动.因此,准零刚度隔振装置在卫星等航天器结构的微振动抑制领域有较好的应用前景.准零刚度隔振装置通常由正刚度部件及负刚度部件并联而成.在众多准零刚度隔振装置概念中,负刚度部件通常需要多个弹性部件及特定约束边界形成负刚度特性,导致准零刚度隔振装置的整体质量及体积相对较大.然而,航天器结构对隔振装置的质量特性及安装空间提出较高要求,因此需开发新型准零刚度隔振装置,降低隔振装置的质量及体积以满足航天器结构的使用要求.本文提出了一种基于混杂双稳定复合材料层合板的准零刚度隔振装置.通过利用混杂双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性,降低了准零刚度隔振装置的结构复杂程度.本文对提出的准零刚度隔振装置的力学原理进行说明,对其隔振效果进行了仿真分析,并进行了隔振效果验证试验.隔振试验表明,准零刚度隔振装置的振动传递率曲线不再具有峰值,其实际振动传递率低于具有相同正刚度的线性隔振系统.基于试验及仿真分析结果,本文对隔振装置隔振性能的影响因素进行了分析讨论.分析结果显示,隔震装置中线性弹簧刚度与双稳定层合板负刚度之间的差异以及微小装配误差将导致隔振装置的隔振效果出现降低.