大曲率圆环壳对称变形的应力公式

压力容器封头顶点开孔接管处,为了减小应力集中,常做成半径很小的圆角,如图1所示.因此应将接管处看成是包含有经向曲率半径R_1很小的圆环壳.当采用薄壳结构力学方法求得圆环壳的内力和内矩后,如仍采用薄壳的应力公式来计算最大应力,则误差将随着R_1的减小而更加增大.本文参照大曲率杆的应力计算方法建立了大曲率圆环壳对称变形的应力公式,可以较精确地计算出圆角处的局部应力.如图2所示,圆环壳子午面微段中面以及距离中面为z 沿经线的长分别为     

不同拉压弹性模量壳体有限元法

1.计算假定不同拉压弹性模量的弹性理论在壳体有限元计算中应用的假定: (1)单元的内力、应力及应变状态用单元形心处的内力、应力及应变状态来代替,其精度随网格加密而提高。(2)沿壳厚将单元分层,假定单元内同一层为同一类区域。(3)根据各层区域类型的不同引入不同的弹性模量E~+、E~-和泊松比v~+、v~-,以E_1、v_1表示薄壳物理方程中的E、v。薄壳上各点为二维应力状态,σ_α、σ_β为主应力,则E_1、v_1按如下方法确定:     

变厚度锥壳极限分析的薄膜理论

本文研究线性变厚度锥壳的薄膜理论解,得到了当壳体厚度为H=H_0(R/A) 时的等强度壳及在各种均布载荷作用下相应的极限载荷.壳体的最大厚度H_0与底半径A 之比属于薄壳范围.并认为关于薄壳理论的一切假定均适用于这类变厚度壳.当薄壳受外压时,不考虑稳定问题.     

轴压非圆柱壳的弹塑性屈曲和初始后屈曲

1. 基本方程对于柱壳,取x~1沿母线方向,x~2沿横截线弧长增加方向,x~3则与中面正交。当三个基向量都取作单位向量时,便相当于一个笛卡尔坐标系。对于均匀轴压的柱壳,屈曲前的平衡状态可设为单轴应力状态,若不计端部约束作用,可设法向挠度沿轴向无变化,沿周向变化缓慢而可略去,于是前屈曲基本解为(?) N_(αβ)、M_(αβ)分别是应力合力和合力矩张量。若用(·)表示一个量的微小增量,则从虚功原理导出的增量型稳定性方程及其边界条件可写成:     

常子午线曲率薄壳轴对称几何非线性问题的复变量方程

1.几何非线性问题的基本方程在本世纪初,Reissner H.和Meissner E.利用在线性薄壳理论中存在的静力-几何比拟关系,将线弹性薄壳轴对称问题,归结为以应力函数和转角为未知量的两个常微分方程。以后,人们利用这两个方程的相似性,引入复未知函数,把一些典型壳体的方程简化为一个二阶变系数常微分方程,为这些问题的求解带来极大的便利。本文将这一方法推广到薄壳大位移问题,导出用复未知函数表示的常子午线曲率壳体轴对称变形的非线性微分方程。从这个一般方程可以直接得到关于柱壳,锥壳,圆球壳,环壳和圆板几何非线性问     

对塑性理论中几个有争议问题的讨论

<正> 1.引言屈服面的形状及其随变形历史的演化规律,在固体材料塑性变形理论的研究中占有十分重要的地位.引人注目的是目前所得到的屈服面试验数据中出现了一些不尽一致甚至相互矛盾的现象.对于初始屈服面,继 Tresca 的最大剪应力准则、Mises 的最大形变能准则之后,Ишлинский(1940)提出最大偏应力     

势流中可渗透圆柱壳的变形与压力分析

应用弹性薄壳和流体力学的基本方程,采用相容拉格朗日-欧拉法研究了可渗透圆柱壳在理想流体横向绕流时的弯曲变形及流体压力.假定流体的渗透仅沿变形表面的法线方向,各参数沿壳体表面连续.根据边界条件给出流体势函数的表达式,由相同角度的余弦系数相等得到流体对壳的法向力和切向力.根据求得的作用力并给出圆柱壳变形函数表达式,得到可渗透圆柱壳理想流体绕流的变形表达式.通过具体算例与文献结果进行比较,结果吻合较好.所得结果具有较好的通用性,不可渗透圆柱壳理想流体横向绕流变形问题可以看成本文研究内容的特殊情况.     

正交各向异性的多层、夹层和加筋扁壳的弯曲、稳定和振动

本文在文献[1]的基础上,探讨了四边简支的正交各向异性的多层、夹层和加筋的矩形扁壳,在考虑沿壳厚方向剪切变形时的应力、变形、稳定和固有振动频率的分析和计算问题。给出了复合材料扁壳(1)在薄膜力N_x~0,N_y~0,N_(xy)~0作用下临界载荷的算式;(2)在各种外载荷q_x,q_y,m_x,m_y,q_z作用下应力和变形的算式;(3)在初始薄膜力作用下,考虑惯量,Q和I时固有振动频率的算式。根据这些算式编成计算程序,即可计算在给定参数下所需的结果,也可变化参数以寻求最佳的设计方案。本文采用u_0,v_0,γ_x,γ_y和w作为广义位移,所得算式适用于各种剪切刚度的情况。对于经典理论的情况,也给出了相应的算式。     

水平圆柱薄壳非轴对称载荷作用内力分析

近年来大直径圆柱形薄壳结构烟风煤粉管道的使用呈增长趋势.水平圆柱薄壳在非轴对称载荷作用下的内力常按整体梁理论或壳的无矩理论计算,无法反映载荷作用边界的弯曲应力.本文结合圆柱壳的无矩理论和弯矩理论,得到了简支水平圆柱薄壳在任意高度内部积灰（粉）、风、雪、自重、地震作用下的内力解析解,且理论解与三维有限元分析结果非常接近.研究结果可推广到类似的非轴对称变形圆柱壳,并为水平薄壁圆柱壳结构设计提供依据.     

基于热-磁-弹性耦合的二维导电薄柱壳数值分析

基于几何方程、物理方程、运动方程和电动力学方程,建立了二维导电薄柱壳热磁弹性基本方程.考虑到Joule热效应,引入热平衡方程及广义Ohm定律,得出导电薄柱壳的温度场.利用变量代换方法,整理成具有10个基本未知量的标准型方程组.采用差分法和准线性化方法,给出准线性微分方程组.对于二维导电薄柱壳,导出了Lorentz力表达式、温度场积分特征值.通过实例计算,得到了二维导电薄柱壳应力、位移、温度随外加电磁参量的变化规律.研究结果可为二维导电薄壳热磁弹性问题研究提供理论参考.     

基于张力场理论的薄膜褶皱研究评述

张力场理论是较早提出的研究薄膜褶皱的理论,该理论忽略了薄膜的弯曲刚度, 认为在褶皱区薄膜处于单轴的应力状态,褶皱的方向为大主应力方向,垂直于褶皱方向的小主应力为零.基于这种方法提出了很多褶皱的分析模型. 这些分析模型通过引入参数对薄膜的本构关系或变形梯度进行修正,然后通过数值的方法进行求解,可以得到褶皱形成以后的应力分布,及褶皱的方向. 其主要的缺点是不能得到褶皱的波长、幅度及数量等信息. 基于能量方法的褶皱分析,首先要假定褶皱的变形模式,然后通过能量关系得到褶皱幅度和波长的表达式. 本文对比分析薄膜褶皱的不同分析方法,并指出了薄膜褶皱研究的发展趋势.     

生长对超弹性球壳变形和稳定性的影响

应用连续介质力学有限变形理论建立受内压作用不可压超弹性球壳大变形问题的力学模型, 且运用基于变形梯度张量极分解的弹性体积生长理论分析生长对不可压超弹性球壳变形和稳定性的影响. 通过对球壳变形与内压关系式的数值计算得到不同生长条件下球壳的变形曲线和应力分布曲线及由生长引起的残余变形和残余应力分布. 计算结果表明生长对球壳变形特性有明显的影响, 生长影响球壳可产生不稳定变形的临界壁厚和临界内压, 且在某些情况下可改变球壳的稳定性. 生长在球壳中可产生一定的残余变形和残余应力, 对球壳中的应力分布有一定的影响. 另外当生长的程度足够大时, 即便没有外力作用,球壳仅在生长引起的残余应力作用下也可产生不稳定变形.      

球面扁壳的比拟解法

在扁壳的工程实用理论中,除薄壳一般理论中所采用的基本假设外,还采用了下列两个假定:(1)曲面上线素的二次式ds~2=A~2dα~2+B~2dβ~2与高斯曲率无关;(2)壳体上的切向荷载可不予考虑.对于中曲面为部分球面而覆盖平面为圆形或环形的球面扁壳,引用上述假设,能满足工程实用上的要求。文中限于讨论这一类球面扁壳,并建议一个较为有效的实用解法--比拟法,因而,使问题的求解大为简化. ...     

黏弹性层状周期板动力计算的近似理论与解答

由于周期性隔振结构动力计算中较少考虑轨道交通载荷及材料黏弹性,因此,本文以黏弹性层状周期板为研究对象,提出了垂向移动简谐载荷下,可以考虑材料黏弹性及板内横向剪切变形的黏弹性层状周期板动力计算近似理论并给出解析解答.设板中性面的横向剪切变形为横截面的整体剪切变形,利用Reissner-Mindlin假设及提出的剪切变形补充计算条件,得到了中性面法线转角与中性面剪应力的关系.基于平衡方程和应力连续条件,建立了黏弹性层状周期板振动控制方程,推导了对边简支对边自由条件下,板垂向位移的简化Fourier级数形式解.与经典层合板模型和有限元计算结果进行了比较,验证了本文解答的有效性.结果表明:(1)黏弹性层状周期板可以显著降低单一材料板在自振频率处的振动响应,但会引起局部低频频段的振动放大;(2)板的垂向位移随着载荷速度的增大而增大,当载荷速度超过300 km/h后,其对板振动响应的影响减弱;(3)黏弹性层剪切模量存在最佳设计值,可使结构的隔振性能最佳;(4)黏弹性层的阻尼特性在低频范围内对结构振动影响较小;(5)可在满足工程实际的情况下适当增加板长,以提高结构的隔振性能.     

欧拉描述的大变形固结理论

以往大变形固结理论主要基于一般的固体力学模型,其控制方程忽视了固结过程中排水引起 的质量变化. 提出饱和土的连续介质模型,并基于连续介质力学的公理体系推导了反映质量 变化的欧拉描述的大变形固结控制方程. 发现传统固结理论中：(1)忽视了渗流速度对土体平衡条件的影响;(2)决定土体平衡的总应力张量只有在土体变形速度和渗流速度方向相同时才具有对称性等. 在忽略变质量效应等条件下,传统理论成为本文理论的特例. 通过算例 的有限元分析,比较了欧拉描述与两种物质描述方法的差别,得到初步结论：(1)欧拉描述 方法计算的地基沉降量要小于物质描述方法的结果;(2)欧拉描述方法计算的侧向位移偏大 于两种物质描述结果.     

双曲率壳的力学研究进展

双曲率壳是飞机、汽车以及船舶上常见的薄壁结构，其中性面可看作是一条动曲线沿着另一条曲线扫掠所形成的曲面．双曲率壳的非线性理论不断更新推动着双曲率壳力学行为的研究．随着工程实际应用的不断改进，如功能梯度材料(FGM)，加筋壳，弹性地基模型等的引入，双曲率壳在强度、变形和稳定性等方面的研究得到了进一步促进．本文首先回顾了双曲率壳结构非线性力学基本理论发展过程，主要阐述了经典的二维板壳理论，如Donnell 薄壳理论，一阶剪切变形壳理论，高阶剪切变形壳理论，和三维板壳理论的理论体系及基本公式，并对几种理论之间的联系和应用进行了总结和讨论，简述了近几十年来国内外学者在双曲率壳非线性弯曲、稳定性和振动等方面的最新研究成果，最后对双曲率壳体研究目前的局限性和未来的研究方向进行了探讨．     

载流圆锥薄壳的磁弹性应力与变形分析

在建立旋转壳体的非线性磁弹性运动方程的基础上,研究了电磁场和机械载荷联合作用下载流圆锥薄壳的磁弹性效应通过算例,得到了载流圆锥薄壳的位移及应力与通电电流强度之间的关系,解决了圆锥薄壳顶点处的奇异性问题,给出了轴对称条件下的数值解.计算结果表明:改变通电电流强度,可以改变载流圆锥薄壳的应力与变形状态,达到控制圆锥薄壳的受力与变形的目的.     

几何非线性对旋转园柱壳振动特性的影响

本文动用有限元法，采用九结点超参数壳单元计算放置园柱壳的振动特性，考虑了横向剪切以及轴向变形的影响。对于旋转园柱壳达到平衡位置以前的状态，用大变形非线笥板壳理论处理，并假设园柱壳在平衡位置附近作微振动，建模中考虑了科氏力，离心力，初应力以及由大变形引起的几何非线性的影响，通过对一个一固定一端自由的旋转园柱壳在考虑和不考虑大变形几何非线性这两种情况下的比较，阐明了在高速时大变形下几何一性对旋转壳的固     

可计算厚度方向应力的壳单元

在板料成形数值模拟中通常使用壳单元,然而,传统的壳单元在计算“回弹”(弹性恢复)变形时精度很差,其原因之一是由于这些壳单元忽略了厚度方向的应力而代之为平面应力条件。为了改善这个缺陷,本文提出的壳单元,通过构造厚度方向的二次形函数引入厚度方向的变形,使得三维本构关系可以不经任何改变被直接使用,并且壳上、下表面的载荷对厚度方向应力的影响也能较好地表现出来。通过几个数值算例证明该壳单元对弹塑性大变形问题分析是有效的。     

旋转双曲面自然通风冷却塔塔筒筒壁在集中载荷作用下的应力分析

对于双曲线冷却塔这样一种大型薄壳结构,通常的设计和计算都是在假定壳体承受分布荷载的前提下进行的,而在实际当中有时会遇到塔体受集中荷载作用的情况.本文针对这一问题,着重叙述了在计算中如何对集中荷载进行数学上的简化处理,利用现有的旋转壳应力分析程序给出一实际的数值算例,以及对计算结果的分析.