用初参数法解C型波纹管在子午面内整体弯曲

波纹管是一种呈波纹状的管形薄壁结构,作为弹性敏感元件、密封元件和位移补偿器,在现代工业、国防和民用设备中的应用日益广泛.波纹管的计算,特别是在非轴对称受力和变形方面亟待完善.本文讨论了C型波纹管在子午面内整体弯曲的应力分布和端面角位移.从柔性圆环壳在子午面内整体弯曲的复变量方程出发,化边值问题为初值问题,用S.Gill法,得到了该波纹管的数值解,适用于0＜α＜1的范围.通过3个例子,将本文的数值解和已有的细环壳一般解(解析解)作了比较.结果表明,两者基本一致,并且,当环壳较细(α较小)时,两种计算结果更为接近.  

波纹管在内压作用下柱失稳临界压力的计算

 讨论了波纹管在内压作用下的柱失稳问题，将波纹管等效成圆 柱壳，证明了该柱壳在内压作用下失稳的临界压力与在轴向均布压力 作用下失稳的临界压力相等，利用作者对波纹管整体弯曲问题的研究 成果确定等效柱壳的抗弯刚度，给出了波纹管在内压作用下柱失稳临 界压力的计算公式. 由对前人实验的观察分析得出波纹管呈弹性柱失 稳的条件为其长细比大于1，在此条件下本文的计算结果和前人的实 验结果相一致.  

盾构法隧道模型试验中的相似关系

盾构法是在软土中建造隧道常用的施工法．讨论其模型试验和实物之间的转换问题．根据Goodier理论建立相似关系，考虑了土体的黏弹塑性性质和大变形问题，包括推进压、推进速度、出土量、土体损失率、以及注浆量等施工参数对地层移动的影响．给出的公式可用于盾构法隧道的实验设计和数据分析．  

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。  

盾构叠交隧道地层移动分析

用盾构法在软土中建造叠交隧道有一个重要现象：当一条隧道在另一条相邻隧道上方掘进时，在没有欠挖或过量压浆等施工因素的影响下地面仍然会隆起。中对此作了探讨，依据弹性理论提出一个地面隆起变形公式，将该公式与地面沉降的派克(Peck)公式进行叠加，建立了盾构叠交隧道地层移动的数学模型，分析了黄浦江行人观光隧道掘进跨越上海地铁2号线时的地层移动，计算结果与现场测试相符合。  

U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅲ)--波纹管平面失稳的机理

波纹管无论是在内压还是在外压作用下都会发生环向屈曲或平面失稳，问题很复杂至今未得到妥善解决。本文首先指出了现行的有关“塑性铰”概念的某些不足之处，然后按文[8]的有限元法(考虑了屈曲前的弯曲和屈曲时载荷的转动并按线性化特征值问题处理)对波纹管的环向屈曲进行了计算，并与前人的有关实验进行了对比分析，在此基础上解释了波纹管平面失稳的原因和发展过程。  

GENERAL SOLUTION FOR U-SHAPED BELLOWS OVERALL-BENDING PROBLEMS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＵ＿ｓｈａｐｅｄｂｅｌｌｏｗｓ,ａｎｅｌａｓｔｉｃｅｌｅｍｅｎｔ,ｓｈｏｗｎｉｎＦｉｇ .1 ,ｉｓｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｗａｙｓａｎｄｉｎｇｅｎｅｒａｌｓｕｂｊｅｃｔｔｏｐｒｅｓｓｕｒｅ ,ａｘｉａｌｆｏｒｃｅ ,ｌａｔｅｒａｌｆｏｒｃｅｓａｎｄｍｏｍｅｎｔｓ.Ｉｎｒｅｓｅａｒｃｈ ,ｉｔｉｓｕｓｕａｌｌｙｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｉｎｔｏｒｉｎｇｓｈｅｌｌｓａｎｄｒｉｎｇｐｌａｔｅｓ.ＴｈｅａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆＵ＿ｓｈａｐｅｄｂｅｌｌｏｗｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｅ…  

COMPLEX EQUATIONS OF FLEXIBLE CIRCULAR RINGSHELLS OVERALL_BENDING IN A MERIDIAN PLANE AND GENERAL SOLUTION FOR THE SLENDER RING SHELLS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｑｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｒｉｎｇｓｈｅｌｌｓａｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｓｏｌｖｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｓｔａｒｔｅｄａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｉｓｃｅｎｔｕｒｙ．Ｉｎｔｈｅｌａｔｅ１９７０ｓａｎｄｅａｒｌｙ１９８０ｓ，Ｗ．Ｚ．Ｃｈｉｅｎ（１９７９，１９８０，１９８１）［１～３］ｒｅｂｕｉｌｔｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆａｘｉｓ＿ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｌｏａｄｅｄｒｉｎｇｓｈｅｌｌｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ…  

波纹管在子午面内整体弯曲的半解析有限元法

波纹管是一类子午线呈波纹状的旋转壳，作为弹性敏感元件和柔性连接件在航空仪表和管道工程中起着重要的作用。长期以来基于壳体理论的分析多限于轴对称变形问题。最近，虽然出现了以柔性旋转壳理论为基础的解决波纹管整体弯曲问题的解析解和数值解，但仍有必要通过别的途径加以验证和补充。为些，本文提出了波纹管在子午面内整体弯曲的半解析有限元解。把波纹管近似成有限个截顶锥壳的组合体，每个截顶锥为一个单元。将位移分量沿纬线用Fourier级数展开，沿子午线用多项式插值，截锥单元因此化为2节点的直线单元，每节点为4个自由度。显然，对于同等的RAM和CPU，线单元可比其他单元划得更小。于是，利用小单元条件，将一个单元内的壁厚和平行圆半径近似地当作不变量，给出了用显式表示的单元刚度矩阵，为直观分析结构参数对波纹管力学性能的影响提供了方便。在此基础上，计算了Ω型，C型和U型波纹管在纯弯矩作用下的变形和应力分布，所得结果和已有的解析解，数值解相符。本法不限于波纹管的计算分析。  

U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅱ）--半圆环壳的屈曲

环壳不仅是U型波纹管的一个组成部分，更是一类重要的结构，在航天、核能和海洋工程中有重要的应用，其屈曲是人们关注的问题之一，其中对半圆环壳的分析还较为少见。本文采用文[7]的有限元法（考虑了屈曲前的弯曲和屈曲时载荷的转动并按线性化特征值问题处理）计算了正Gauss曲率半圆环壳在均匀外压作用下的屈曲，将所得结果与已知的近似解进行了对比、并讨论了其中的差异。本文除了给出临界载荷和子午线的屈曲模态外，还给出了前屈曲弯曲应力分布，以便仔细了解屈曲问题。