辛方法和弹性圆柱壳在内外压和轴向冲击下的动态屈曲

针对有内压或外压的弹性圆柱壳在轴向冲击载荷耦合作用下的动态屈曲问题,构造哈密顿体系,在辛空间中将临界载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法。该方法直接得到非轴对称的屈曲模态。数值结果给出了圆柱壳问题的临界载荷和屈曲模态以及一些规律。     

弹性圆柱壳在轴向冲击载荷和温度耦合作用下的屈曲

通过引入哈密顿体系,将临界载荷和临界温度及它们所对应的屈曲模态归结为辛体系下的广义本征值和本征解问题。根据辛本征解的正交性和完备性,给出了全部的且独立存在的屈曲模态。数值结果表明,在轴向冲击载荷和温度耦合作用下,弹性圆柱壳的屈曲呈现出复杂的模式,温度直接影响冲击临界载荷的大小。随着温度的增加,冲击临界荷载降低,最后,文中给出各种条件下的屈曲模态。     

辛方法在弹性圆板屈曲问题中的应用

在辛几何空间中将临界载荷和屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法.研究和讨论了轴对称屈曲和非轴对称屈曲问题,它们分别属于零本征值问题和非零本征值问题.以弹性圆板屈曲问题作为研究对象,借助于系统的能量构造出哈密顿体系,得到了该体系下的所有的本征解.数值结果给出了圆板和圆环板问题的临界载荷和屈曲模态.数值结果表明:对应低阶屈曲模态的临界载荷相对较小且屈曲模态在周向的波纹数也较少,说明在屈曲过程中低阶屈曲模态容易出现,特别是轴对称屈曲更容易发生;对应较大分支数的临界载荷,其值相对较大且屈曲模态在径向的波纹更加复杂;同时物理常数和几何参数也会直接影响临界载荷的大小.     

Hamilton体系下功能梯度梁的热冲击动力屈曲分析

在Hamilton体系下,基于Euler梁理论研究了功能梯度材料梁受热冲击载荷作用时的动力屈曲问题;将非均匀功能梯度复合材料的物性参数假设为厚度坐标的幂函数形式,采用Laplace变换法和幂级数法解析求得热冲击下功能梯度梁内的动态温度场:首先将功能梯度梁的屈曲问题归结为辛空间中系统的零本征值问题,梁的屈曲载荷与屈曲模态分别对应于Hamilton体系下的辛本征值和本征解问题,由分叉条件求得屈曲模态和屈曲热轴力,根据屈曲热轴力求解临界屈曲升温载荷。给出了热冲击载荷作用下一类非均匀梯度材料梁屈曲特性的辛方法研究过程,讨论了材料的梯度特性、结构几何参数和热冲击载荷参数对临界温度的影响。     

弹性圆柱壳在轴向应力波传播过程中的非对称屈曲

讨论弹性圆柱壳端部受冲击载荷作用，在应力波传播过程中的非对称屈曲问题。通过求解扰动方程得到了动态屈曲的分叉条件、临界载荷和屈曲模态。数值结果表明，当壳壁厚不很薄时，轴对称屈曲临界载荷比非对称临界载荷高；反之，轴对称临界载荷会比非对称临界载荷低。不同的冲击载荷，屈曲模态也将不同。     

在轴向应力波传播和反射过程中弹性有限长圆柱壳非对称动态屈曲

本文讨论弹性有限长圆柱壳端部受冲击载荷作用，在轴向应力波传播和反射过程中的非对称动态屈曲问题。通过建立和求解扰动方程得到了动态屈曲的分叉条件，临界载荷和屈曲模态。数值结果表明：当壳壁厚不很薄时，轴对称屈曲临界载荷比非轴对称临界载荷高；反之，轴对称临界载荷会比非对称临界载荷低；由于应力波的反射，临界载荷降低，因而更容易发生屈曲，屈曲模态也有其不同特点。     

弹塑性梁在轴向应力波下的动态屈曲

本文考虑轴向应力波效应，利用分叉理论研究各种支承半无限长弹塑性梁的动态屈曲问题。在轴向阶梯载荷和脉冲载荷冲击下得到了梁的临界屈曲载荷及初始屈曲模态。其结果与实验现象相一致。同时也为研究结构动态屈曲问题提供了有效途径。     

轴向冲击载荷作用下直杆弹性动态屈曲的研究

本文利用分叉的概念,从应力波理论出发,把轴向冲击载荷作用下直杆的弹性动态屈曲问题化为特征值问题,从而导出直杆动态屈曲的临界分叉准则。同时,本文对一端固支直杆受轴向冲击时的弹性屈曲问题进行了实验研究,测到的临界屈曲时间和理论预计值基本符合,证实了理论模型的合理性.理论和实验两方面的结果都表明,直杆受轴向冲击载荷作用时的屈曲现象发生在波动过程的前期,因此在处理这类问题时考虑波动效应是必要的。     

悬臂高梁在静动态载荷作用下侧向失稳的实验研究

本文进行了平头圆柱形弹体对铝合金悬臂高梁自由端正撞击引起侧向失稳的实验研究．通过多种不同尺寸梁的实验，研究了梁在静动态载荷下的侧向失稳临界载荷值及屈曲模态．最后给出一个在撞击载荷下，计算悬臂高梁侧向失稳临界冲击动能值的经验公式．     

关于冲击载荷下圆柱壳塑性屈曲的两个问题

本文按文献[1]中提出的能量原理,讨论了两个冲击载荷下圆柱壳的塑性屈曲问题,得到了相应的临界冲击速度的计算公式。1.径向冲击下圆柱壳的临界速度问题径向冲击下圆柱壳的塑性屈曲早在文献[2]中就已研究过。但和别的类似问题一样,已有工作主要限于屈曲模态的计算,而对究竟多大的冲击速度下可能发生塑性屈曲的问题,即所谓临界速度问题,并未进行过理论上的分析。其原因我们在[1]中已经指出,即经典的临界速度定义已不适用于此类问题,问题的提法需要重新考虑。     

Dynamic buckling of cylindrical shells subject to an axial impact in a symplectic system

This paper discusses the dynamic pre-buckling of finite cylindrical shells in the propagation and reflection of axial stress waves. By introducing the Hamiltonian system into dynamic buckling of structures, the problem can be described mathematically in a symplectic space. The solutions of Hamiltonian dual equations shown in canonical variables are obtained. The problem is reduced to the determination of eigenvalues and eigensolutions, with the former indicating critical buckling loads and the latter buckling modes. Numerical example presented shows phenomena of axisymmetric and non-axisymmetric dynamic buckling subject to impacts of axial load.     

Axisymmetric compressive buckling of multi-walled carbon nanotubes under different boundary conditions

The paper studies the axisymmetric compressive buckling behavior of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) under different boundary conditions based on continuum mechanics model. A buckling condition is derived for determining the critical buckling load and associated buckling mode of MWNTs, and numerical results are worked out for MWNTs with different aspect ratios under fixed and simply supported boundary conditions. It is shown that the critical buckling load of MWNTs is insensitive to boundary conditions, except for nanotubes with smaller radii and very small aspect ratio. The associated buckling modes for different layers of MWNTs are in-phase, and the buckling displacement ratios for different layers are independent of the boundary conditions and the length of MWNTs. Moreover, for simply supported boundary conditions, the critical buckling load is compared with the corresponding one for axial compressive buckling, which indicates that the critical buckling load for axial compressive buckling can be well approximated by the corresponding one for axisymmetric compressive buckling. In particular, for axial compressive buckling of double-walled carbon nanotubes, an analytical expression is given for approximating the critical buckling load. The present investigation may be of some help in further understanding the mechanical properties of MWNTs.     

DYNAMIC BUCKLING BEHAVIOR OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES SUBJECTED TO STEP AXIAL LOADING

This paper studies the dynamic buckling behavior of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) subjected to step axial loading.A buckling condition is derived,and numerical results are presented for MWNTs u...     

THE COMPUTATIONAL METHOD FOR STABILITY OF TRUSSES WITH SMALL DEFORMATION

基于桁架结构稳定性计算的经典理论,分析了利用特征值理论开展桁架结构屈曲分析的计算方法,以及利用欧拉临界载荷屈曲理论,采取杆件撤除的静力求解确定桁架结构稳定临界载荷的计算方法. 通过理论研究和相关算例分析,论证了利用特征值理论和临界载荷屈曲理论相结合的方法,判断小变形桁架结构的失稳模态,求解桁架结构稳定临界载荷的确定性.     

面内阶跃载荷下矩形薄板的塑性动力屈曲

对于面内阶跃载荷作用下矩形薄板的塑性动力屈曲问题,将临界应力和屈曲惯性项指数参数作为双特征参数求解。由相邻平衡准则导出失稳控制方程,由动力屈曲发生瞬间的能量转换和守恒准则,导出波阵面上的屈曲变形补充约束条件。失稳控制方程、边界条件、塑性波阵面上的连续条件和补充约束条件构成了定量求解两个特征参数和动力屈曲模态的完备条件。研究了矩形薄板塑性动力屈曲过程中板的厚宽比、冲击载荷大小、屈曲模态和临界屈曲长度之间的关系。     

复合材料襟翼壁板屈曲失稳行为的栅线投影实验研究

本文利用栅线投影测量方法研究了蜂窝夹层板、工字型及T型加筋板三种不同结构形式复合材料襟翼壁板在压缩载荷下的屈曲失稳行为,得到了不同形式结构件屈曲的全场离面位移分布规律,分析了各自的屈曲失稳模式.研究结果表明,栅线投影测量方法在大尺度复合材料结构失稳变形测试中具有可行性;在相同面板尺寸条件下,工字型加筋复合材料襟翼壁板屈曲临界载荷最大,承载能力最强.本文结果可为飞机复合材料结构设计提供实验依据.