叠层开口圆柱厚壳的静、动态和稳定问题的精确解

抛弃任何有关应力或位移模式的假设,在柱坐标系下对正交异性体建立其状态方程.对叠层开口圆柱厚壳的静、动态和稳定问题,利用Cayley-Hamilton定理一次求解全部未知量.无论层数多少,都只归结为求解三元一次代数方程组.此解满足所有弹性力学方程,并计及了全部弹性常数.可得到任意需要的精度.     

强厚度叠层悬臂圆柱壳的精确解

抛弃任何有关位移或应力模式的人为假设，在柱坐标系下对正交异性体建立其状态方程，给出强厚度叠层闭口悬臂圆柱壳静力问题的精确解，此解满足所有基本方程，包含了全部弹性常数可得到任意需要的精度。     

周边固支强厚度叠层开口圆柱壳的精确解

抛弃任何有关应力或位移模式的人为假设，在文献［１］、［２］的基础上，引入δ－函数，对周边固支叠层开口柱壳建立其状态方程。给出薄的、中厚的和强厚的叠层开口柱壳统一的精确解。     

任意厚度具有自由边叠层板的精确解析解

自由边问题一直是三维弹性力学中的难题,通常很难满足自由边上一个正应力和两个剪应力都等于0．基于三维弹性力学基本方程和状态空间方法,引入自由边界位移函数并考虑全部弹性常数,建立了正交异性具有自由边单层和叠层板的状态方程．对状态方程中的变量以级数形式展开,通过边界条件的满足精确求解任意厚度具有自由边叠层板的位移和应力,此解满足层间应力和位移的连续条件．算例计算表明,采用引入的位移函数形式,简化了计算过程并且采用较少的级数项可以获得收敛解．与有限元方法计算结果进行了对比,可以得到较高精度的数值结果．其解可以作为其它数值方法和半解析方法的参考解．     

非Lévy型正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的辛叠加解析解

该文基于笔者提出的辛叠加方法得到了经典解法难以直接获得的典型非Lévy型正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的解析解.首先,基于Donnell薄壳理论建立了正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的Hamilton体系控制方程,然后将非Lévy型边界下的原问题拆分为两个子问题,在Hamilton体系下利用分离变量和辛本征展开等数学手段对子问题进行求解,最后基于原问题边界条件,通过子问题解的叠加求得原问题的解析解.数值算例表明,辛叠加解析解与有限元数值解结果吻合良好.同时,定量研究了长度和厚度等参数对屈曲载荷的影响.相比于半逆解法等传统解析方法,辛叠加方法基于严格的数学推导,无需假定解的形式,可以获得更多类似问题的解析解.     

叠层圆柱厚壳混合状态方程的弱形式及其边值问题

从Helinger-Reisner变分原理出发,在柱坐标系中,导出圆柱壳的弱形式混合状态方程和边界条件,联用状态空间法给出叠层柱壳的解析解,此法使得求解该类问题的形式得以扩大和统一。     

复合材料叠层圆柱壳的非线性动力稳定性理论

用Hamilton原理建立了复合材料叠层圆柱壳非线性动力稳定性理论的一般性基本方程,其中包含了非线性大挠度,横向剪切,纵向惯性力等因素。用变分法获得基本方程的解。分析表明:叠层圆柱壳在动载荷下会发生参数共振而进入动力不稳定区域而导致动力失稳。计算了几种典型复合材料圆柱壳:即T300/5208石墨环氧,E-玻璃环氧和ARALL圆柱壳。结果表明:这些因素对于各种复合材料圆柱壳的动力稳定性具有程度不同的重要影响,所以研究叠层圆柱壳动力稳定性时,考虑这些因素是重要的。     

密封容器组合壳自由振动的精确解

给出了一类密封容器组合壳自由振动问题的精确解,基于Love经典薄壳理论,导出了具有任意经线形状的旋转壳体在轴对称振动时的基本方程,组合壳结构中球壳与柱壳的连接条件是通过连接处的变形连续性和内力平衡关系得出的。问题的数学模型被归结为常微分方程组在球壳和 壳两个区间上的特征值问题。振动模态函数是由Legendre和三角函数构造出来,并且得到了精确的频率方程。所有的计算都是在Maple程序下运行的,无论是精确的符号运算还是具有所需有效数学精度的数值计算,都表明该文所编译的Maple程序是简单而有效的。固有频率的数值结果同文献中有限元法和其它数值方法的结果作了比较。作为一个标准,该文给出的精确解对于检验各种近似方法的精密度是有价值的。     

精确解析法的子结构算法

文[1]提出精确解析法,用以求解任意变系数常微分方程,并利用初参数算法给出一个解的解析表达式.但利用初参数算法,对某一类问题,如长柱壳弯曲和振动等,它们的解将难以在计算机上得到.本文通过非均匀轴对称长圆柱壳弯曲问题,给出精确解析法的子结构算法,它能够计算初参数算法在计算机上不能解决的问题.问题最后和初参数算法一样能归结为求解一个低阶代数方程组.文末给出算例,表明本文算法的正确性,并和初参数算法作了比较.     

带径向接管的圆柱壳端部受力矩作用时的薄壳理论解

给出可适用于大开孔率 ( ρ0 ≤ 0 .8)的带径向接管的圆柱壳受端部力矩作用时的薄壳理论解 .采用修正的Morley方程代替前人使用的Donnell扁壳方程 ,在主壳展开面极坐标 (α ,β)系中求解开孔圆柱壳齐次解 ,既保持了薄壳理论的精度量级 ,又不受开孔率的限制 ;利用Goldenveizer的位移函数圆柱壳方程 ,在支管展开面主坐标 ( ζ ,θ)系中求得非平齐端头支管的齐次解 .主壳与支管交界处的边界位移和边界力分别由 (α ,β)、( ζ ,θ)系转换到总体柱坐标 ( ρ,θ ,z)系后均为θ的周期函数 ,因而可分别展成Fourier级数 ,各谐的Fourier系数可利用数值积分获得 ,再由连续条件得到整体结构的薄壳理论解 .经前人的实验和三维有限元计算结果的检验 ,证明解是可靠的 .     

Exact solution for thick laminated closed cylindrical shells with two clamped edges

This study discards assumptions about displacement models and stress distribution and quotes the δ-function to establish the state equation for closed orthotropic cylindrical shells with two clamped edges. An identical exact solution is presented for the statics of thin, moderately thick, and thick laminated closed cylindrical shells with two clamped edges. Numerical results are obtained and compared with those calculated using SAP5.     

外部压力作用下复合材料层合圆柱壳的脱层扩展分析

含脱层的层合圆柱壳在承受外部压力作用时,容易发生脱层扩展,进而引起结构失效．基于可动边界变分原理并考虑脱层间的接触效应对圆柱壳在外部压力作用下的脱层扩展进行了分析,同时应用Griffith准则,导出了脱层前缘各点处的能量释放率表达式,且以轴对称脱层层合圆柱壳为例进行了数值计算,讨论了脱层大小、脱层深度、几何尺寸、材料性质及纤维铺层方式等因素对脱层扩展的影响．     

湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳的屈曲和后屈曲

在宏-细观力学模型框架下,讨论湿热环境对复合材料层合圆柱薄壳在轴向压缩作用下屈曲和后屈曲行为的影响.基于细观力学模型复合材料性能与湿度和温度变化有关.壳体控制方程基于经典层合壳理论,并包括湿热效应.壳体屈曲的边界层理论被推广用于湿热环境的情况,相应的奇异摄动法用于确定层合圆柱薄壳的屈曲荷载和后屈曲平衡路径.分析中同时计及壳体非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响.数值算例给出完善和非完善正交铺设层合圆柱薄壳在不同湿热环境中的后屈曲行为.讨论了温度和湿度,纤维体积比率,壳体几何参数,铺层数,铺层方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响.     

Numerical Investigation of the Dynamics of Thick-Walled Cylindrical Shells with a Helical Reinforcement

The Wilkins method is modified for numerically investigating the dynamics of thick-walled cylindrical shells with a helical orthotropy. The results of calculations by this algorithm agree well with known analytical solutions. Some new physical effects, which are absent in isotropic and cylindrically orthotropic shells, are investigated.__________Translated from Mekhanika Kompozitnykh Materialov, Vol. 41, No. 2, pp. 225–236, March–April, 2005.     

双层柱壳在流场中辐射声场压力的解析解

应用Donnell壳体理论,对加强内外壳体的横向构件,利用交界面的变形协调条件,等价为作用在壳体上的反力和反力矩,把双层柱壳振动辐射声场压力的求解,归结为求解结构动力方程、流场Helmholtz方程、流体和结构交界面上连续性条件组成的声-流体-结构的耦合振动方程.通过复杂的求解方法,可直接求得双层柱壳近场声压.     

多孔材料夹芯的分层复合双壁面圆柱壳体中波的传播

在经典的理论框架内,对分层的复合材料壳体——多孔材料夹芯的双壁面圆柱壳体,研究自由谐和波在其中的传播.借助于一个具有同样几何特性的展开平板,评估波通过多孔夹芯层传播时大部分有效的成分.通过有效波成分的考虑,将多孔层模拟为具有等效特性的流体.因此,模型简化为一个集满流体介质的双壁面圆柱壳体.最后,评估带宽频率中结构的传播损失,并对结果加以比较.     

正交异性悬臂柱壳轴对称问题的弱形式解

导出层合柱壳轴对称问题的平衡方程和边界条件的弱形式,提供了方程和边界条件放在一起的算子形式,建立了悬臂柱壳轴对称问题的热应力混合方程,给出了正交异性层合悬臂柱壳在热荷载和机械荷载作用下的弱形式解。本文提出的方法弱化了求解方程和边界条件,化解了问题,具有一般性并便于推广。