非圆柱壳在各种边界条件下的自由振动分析

本文用一种特殊的坐标变换将具有复杂截面形状的柱壳映射成圆柱壳,然后只需对变换后的圆柱壳作振动分析就可获得非圆柱壳在各种边界条件下的固有频率与振型。文中首次系统地给出了椭圆柱壳在各种边界条件下的频率系数,研究了拱预平底截面形状柱壳的自由振动问题。最后讨论了截面形状和边界条件变化对固有频率的影响,并和前人的研究结果作了比较,表明本方法是正确的。     

圆柱壳稳定性问题的研究进展

圆柱壳是工程实际中广泛应用的结构,其主要破坏形式是屈曲失稳．作为力学领域的经典问题,圆柱壳稳定性问题的研究非常之多．其中,受均匀轴向压力的圆柱壳由于临界屈曲载荷的理论预测值与早期试验结果之间的巨大差异,更是推动了壳体稳定性理论的不断发展．本文简要回顾了壳体稳定性理论的发展和分类,并对轴压圆柱壳体试验结果分散且远低于理论预测值的原因及含缺陷圆柱壳体的稳定性研究方法进行了总结,然后综述了地下空间顶管、储油罐、加筋圆柱壳及脱层圆柱壳等实际工程中广泛应用的圆柱壳结构稳定性研究的现状和趋势,最后展望了将来对工程应用中圆柱壳结构的稳定性研究的难点和方向．     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

半解析有限元法分析圆柱壳外压稳定性问题的研究

圆柱壳外压稳定性问题,采用半解析有限元法,周向使用解析型的三角函数,轴向使用离散型的插值多项式,使问题得到了简化,减小了自由度,提高了精度.     

圆柱壳在线性变化横向载荷作用下的非线性稳定性

海洋平台桩脚及立式海洋石油管线大部分深潜在水中承受随水深变化的外压力.这些工程课题都归结为圆柱壳受线性变化横向载荷的强度和稳定性问题.Weingarten曾对这个问题进行过弹性小挠度屈曲研究.然而海洋管状壳体其直径与厚度之比是较低的     

在径向载荷和轴向冲击联合作用下的圆柱壳塑性稳定性分析

对有径向载荷的圆柱壳，受轴向冲击时塑性失稳的临界速度进行理论分析。分析结果与实验值相吻合，并给出一般的规律，它也适用于无径向载荷的情况。     

电活性聚合物圆柱壳静态与动态电压下的响应及稳定性

在电活性聚合物圆柱壳内外表面施加电压,圆柱壳会变薄并且伸长,因此相同的电压会在圆柱壳内产生更大的电场.这个正反馈可能使圆柱壳厚度不断变薄,最终导致其失稳破坏.论文研究了电活性聚合物圆柱壳在静态和周期电压作用下的响应及稳定性问题.采用neo-Hookean材料模型得到描述圆柱壳表面运动的非线性常微分方程.给出了圆柱壳在不同厚度和边界条件下外加电压随圆柱壳变形的变化曲线,结果表明存在一个临界电压,当外加电压大于这一临界值时,圆柱壳将被破坏.同时,也讨论了厚度和边界条件对临界电压的影响.圆柱壳在正弦周期电压作用下,其运动随时间的变化是周期性的或拟周期性的非线性振动.给出了圆柱壳振动固有频率的计算结果,采用打靶法得到圆柱壳振动的周期解,并且用数值法研究了周期解的稳定性.采用数值仿真得到圆柱壳振动振幅随外加动态电压激励频率的变化曲线,结果表明圆柱壳会发生多频共振,共振时圆柱壳振幅发生跳跃,导致圆柱壳失稳破坏.最后给出共振点临近点的振动曲线和相图,并对其振动特性进行讨论.     

激光辐照下圆柱壳结构的稳定性分析

针对航天工程中常用的承受轴压作用的薄壁圆柱壳,分别采用解析方法与特征值屈曲有限元方法分析了圆柱壳结构在均匀轴压作用下的稳定性能,得到了屈曲承载力.并进行了对比,验证了有限元模型的合理性.采用线性屈曲特征值有限元方法分析了强激光辐照作用下圆柱壳的稳定性能,分析表明激光辐照导致壳体局部温度上升并由此带来材料参数的改变,是因为激光辐照在壳体中引起了热应力与热应变,使轴压圆柱壳的屈曲承载力明显降低.论文还着重对加筋圆柱壳结构的稳定性进行了研究,数值分析结果表明,加筋能有效提高圆柱壳结构的抗压承载力,激光辐照作用下,加筋对轴压作用下圆柱壳的屈曲承载力的提高作用更为明显.     

任意边界条件下圆柱壳体振动特性分析

圆柱壳是潜艇、化工容器和宇航结构的主要结构形式.对于它的振动特性文献[1-14]做了大量的研究工作,其中文献[1]作了综合评述.本文以两端固定(C-C).两端简支(SD-SD),一端固定另一端自由(C-F)和两端自由(F-F)等四种常见边界为基础,采用放松或增加约束的方法,考察了边界条件变化对自振频率的影响,并和前人的研究和实验结果作了比较,表明本文的方法是正确的.     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

任意边界条件下环肋圆柱壳振动特性的建模与求解

边界条件对环肋圆柱壳的振动特性有重要影响.基于能量法,把环肋看作离散模型,构建了任意边界条件下加环肋圆柱壳的动力学模型.采用一种改进的傅里叶级数作为位移容许函数,通过瑞利里兹程序求解结构的拉格朗日方程,得到环肋圆柱壳的振动模态和频响特性.通过与实验和有限元(FEM)方法的计算结果进行对比,验证了论文方法的准确性,在此基础上分析了环肋偏心方式、截面尺寸、位置分布和边界弹簧刚度等参数对环肋圆柱壳振动特性的影响.     

爆炸载荷特征参数对无限长圆柱壳弹性动态响应的影响

采用含有三角脉冲载荷和准静压载荷的爆炸载荷加载,利用单自由度模型对无限长圆柱壳体（即等效平面应变圆环）的弹性动态响应进行了力学分析,获得了径向位移响应解析解及准静压阶段弹性响应振幅的解析解。基于所得解析解,通过控制变量法分析了载荷压力及载荷分界点时刻（即三角脉冲载荷与准静压载荷作用的分界点时刻）对径向位移最大值、准静压阶段弹性响应振幅的影响规律,更加深入地研究了爆炸载荷对结构响应的影响。本文主要从准静压幅值与三角脉冲峰值的比值以及载荷分界点时刻两个主要特征参数入手,结合结构的呼吸振动频率来研究爆炸载荷对无限长圆柱壳弹性动态响应的影响。在研究中发现存在临界时刻:当载荷分界点时刻早于临界时刻时,径向位移最大值出现在准静压阶段;当载荷分界点时刻晚于临界时刻时,获得了便于直观判断径向位移达到最大值时所处载荷阶段的分区图。基于前述解析解的分析,还获得了不同影响因素导致的振幅变化的单调性分区图,便于判别载荷压力的变化所致的准静压阶段振幅的增减趋势。通过研究获得的爆炸压力载荷对结构响应的影响规律,可为爆炸容器设计以及结构防护基础研究提供参考。     

复合圆柱壳冲击压缩数值模拟及稳定性研究

针对复合圆柱壳在炸药爆轰作用下的动力学响应及在此过程中伴随的失稳问题,研究了其制造工艺中可能出现的缺陷以及圆柱壳中铜线螺旋角和直径对复合圆柱壳稳定性产生的影响。采用SPH-FEM耦合算法,建立了复合圆柱壳二维细节模型,并提出了一种基于圆柱壳内壁粒子速度历史的失稳判据,计算了在不同参数条件下复合圆柱壳的失稳时间及对应的压缩率,对影响复合圆柱壳稳定性的因素进行了评估。分析结果表明,在复合圆柱壳制备过程中存在的折返层缺陷和铜线直径对复合圆柱壳的稳定性有较大影响,而螺旋角度对其稳定性影响不大。

     

厚圆柱壳的非轴对称振动分析

本文对厚圆柱壳的非轴对称振动进行了分析，其中除包含通常的薄膜和弯曲效应外，还反映了转动惯性，横向剪切变形和横向挤压的影响，数值结果表明：对于厚圆柱壳来说存在着频率密集区，频率位置发生移动，横向挤压的影响必须要考虑。     

气泡射流载荷作用下圆柱壳动态响应

为了解药包在距离结构较近时水下爆炸气泡对水中结构冲击的影响,假设圆柱壳结构附近气泡的位移为自由场中气泡由于浮力产生位移和圆柱壳对气泡吸引产生位移的和,并建立了简化射流模型,对射流冲击下圆柱壳板架所产生的毁伤效应进行研究,分析了破坏形式,拟为水下爆炸气泡射流对船体的毁伤提供参考。     

黏弹性层合悬臂薄壁圆柱壳的模态特性研究

基于薄壳理论和黏弹性理论, 得出了黏弹性层合悬臂薄壁圆柱壳模态特性的半解析解. 根据乐甫薄壳理论, 建立了基层和黏弹性阻尼层薄壁圆柱壳的一阶状态微分方程, 结合黏弹性阻尼层的变形协调关系和层间作用力关系, 利用传递矩阵法得出了整体结构的传递矩阵, 采用高精度的精细积分法得出了固有频率、模态损耗因子和三维模态振型, 最后通过有限元法进行了比较, 通过算例验证了传递矩阵法对黏弹性层合薄壁圆柱壳模态特性研究的有效性.     

输液管道动力特性与动力稳定性的有限元分析

1 引言输液管道动力特性和动力稳定性问题在近30年来受到高度重视,主要是因为它具有广泛的应用价值:如石油管道、热交换器和核反应堆冷却管等;同时这个问题本身也是应用力学中一个引人注目的基本问题.采用有限元法分析输液管道动力特性时,得到的特征方程中的矩阵一般是非对称的,难以求解;或者是由于特征方程中矩阵元素量级相差太大,易出现病态情形.本文很好地处理了这类特征值问题.2 输液管道动力特性的有限元分析     

圆柱壳开孔的应力分析

本文研究圆柱壳开孔附近的应力分析问题。由于开孔问题的边界形状较为复杂,使用圆柱壳的 Morley 方程进行求解较为困难。本文在进行误差分析的基础上提出修正 Mo-rley 方程,并给出适合于开孔问题边界的一般解。以圆柱壳受轴向拉伸和内压为例分析了开孔附近的应力分布。给出了开孔率为 1/2以下的开孔解,并对 Donnell 方程解的适用范围给予了新的评价。