Buckling Instability of Sectional Noncircular Cylindrical Composite Shells under Axial Compression

The problem of buckling instability of cylindrical shells under axial compression is considered. The shells consist of cylindrical sections of smaller radius. The geometrical parameters of the shells are approximated by Fourier series on a discrete point set. A Timoshenko-type shell theory is used. The solution is obtained in the form of trigonometric series. It is shown that shells consisting of cylindrical sections have considerable advantages over circular ones. At a constant shell weight, the choice of suitable parameters of shell sections leads to a significant increase in the critical load. The composite shells considered possess higher efficiency indices in comparison with isotropic ones.     

弹性介质中受轴向冲击载荷作用的圆柱壳的屈曲临界载荷计算分析

建立并求解了弹性介质中圆柱壳的径向位移控制方程,考虑边界条件及相容条件,得到了应力波传播及反射过程中圆柱壳的动力屈曲分叉条件.通过计算得到了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达圆柱壳的位置、弹性介质的刚度、壳体未嵌入弹性介质部分的长度与总长之比的关系.数值计算结果表明,弹性介质中的圆柱壳发生轴对称屈曲和非轴对称屈曲趋势一致;嵌入弹性介质部分越深、弹性介质刚度越大圆柱壳越难屈曲;屈曲临界载荷随着弹性介质刚度的增大经历了增长缓慢、增长迅速以及增长较慢3个阶段;应力波反射前波阵面通过分界面后,屈曲仅发生在应力波传播区域,反射波波阵面通过分界面前,临界载荷较小时屈曲先发生在反射端部,随着轴向阶数增大,屈曲覆盖整个圆柱壳区域,反射波波阵面通过分界面后,壳体发生的屈曲始终覆盖整个圆柱壳区域.     

弹性圆柱壳扭转屈曲研究

本文给出两端固支的弹性圆柱壳扭转屈曲实验与理论计算结果.实验发现,对于较长的壳,其屈曲后的变形并不占据整个壳体的长度.另外在计算中仅考虑壳体的法向边界条件,而不考虑其周向和轴向边界条件,结果和Yamaki精确解以及本文实验结果相符较好,说明周向和轴向边界条件对圆柱壳的扭转屈曲影响较小.     

圆柱壳在径向冲击载荷作用下的弹性脉冲屈曲

当圆柱壳承受径向脉冲载荷时，如果其径厚比大于一特定值，圆柱壳将产生弹性动力屈曲．本文根据有关实验结果，假定变形模态，采用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法分析了有限长薄圆柱壳（ａ／ｈ＝４８０）在余弦冲击载荷作用下的弹性脉冲动力屈曲．导出了动力屈曲方程组，借助数值方法求解方程，并与有关计算结果进行了比较．     

加肋圆柱壳在轴压作用下的屈曲和后屈曲

本文讨论完善和非完善的,纵向加肋和正交加肋圆柱壳在轴压作用下的屈曲和后屈曲性态.依据文[1]提供的圆柱薄壳屈曲的边界层理论及其分析方法,给出了加肋圆柱壳在轴压作用下的屈曲和后屈曲理论分析.本文同时讨论肋骨与壳板材料不同时对加肋圆柱壳屈曲和后屈曲性态的影响.     

轴压加筋圆柱壳Koiter-边界层奇异摄动法

将Koiter理论和奇异摄动理论中的边界层法相结合,处理加筋圆柱壳无因次化非线性边界层型Karman－Donnell方程由分支点和边界层导致的双重奇异性,提出轴压加筋圆柱壳Koiter-边界层奇异摄动法.对AS－2壳分析表明,本方法具有很好的计算效率和计算精度,与数值解相比更能揭示其内在的影响规律.     

多层复合材料圆柱壳的非线性失稳计算

本文用能量法和有限差分法分析了多层复合材料圆柱壳在轴压、静水压力及扭转等载荷作用下的非线性屈曲和后屈曲性能。本文考虑了柱壳的初始缺陷、几何非线性、材料的物理非线性(剪切模量非线性)等因素对于临界载荷的影响。同时还讨论了横向剪切效应。计算分析结果与一些实验结果比较一致。     

湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳屈曲和后屈曲

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。     

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.     

圆柱薄壳在外压作用下屈曲的边界层理论

本文依据文[14]提供的圆柱薄壳屈曲的边界层理论,以挠度为摄动参数,采用奇异摄动方法,研究了固支圆柱薄壳在侧向外压和静水外压作用下的屈曲和后屈曲性态.本文同时考虑了初始几何缺陷的影响.计算结果与实验结果的比较表明二者是一致的.     

冲击扭矩作用下弹性圆柱壳中应力波导致的动力屈曲问题

圆柱壳的屈曲问题曾被许多力学工作者从不同的角度进行过研究．本文以半无限长弹性圆柱壳为研究对象，将冲击扭矩作用下圆柱壳的动力屈曲归结为由于扭转应力波的传播导致的分叉问题，最后将此分叉问题化为一个非线性方程组的求解，并对动力屈曲时横向惯性的影响进行了讨论，最后进行了数值分析，得到了一些有益的结论．     

严格求解夹层圆柱壳在轴压下的轴对称失稳问题

本文在文献[1]的基础上,用严格的方法求解两端简支的夹层圆柱壳在均匀轴压下的轴对称失稳问题.内、外表层很薄弹性模量又大,按薄壳理论处理;夹心较厚弹性模量又相当小,横向剪切变形的影响必须考虑,在研究夹层壳的整体失稳尤其是局部失稳时,横向的拉伸和压缩变形也不可忽略,用数学弹性力学的方法处理.本文导得了可求解轴对称整体失稳和局部失稳临界载荷的超越方程,用数值计算的方法可算得临界载荷的最小值.对于整体失稳的情况,给出算例,与夹层壳理论的解作了比较.     

The Number of Cylindrical Shells

Given a set P of n points in three dimensions, a cylindrical shell (or zone cylinder) is formed by two circular cylinders with the same axis such that all points of P are between the two cylinders. We prove that the number of cylindrical shells enclosing P passing through combinatorially different subsets of P has size (n ³) and O(n ⁴) (the previously known bound was O(n ⁵)). As a consequence, the minimum enclosing shell can be found in O(n ⁴) time.     

带有环向肋的双曲冷却塔的线性稳定分析

在对带有环向肋的双曲冷却塔的稳定问题的分析中,本文提出了线性前屈曲一致稳定理论.计算结果表明,本文的这种线性分析方法用于研究以承受风压为主的双曲冷却塔的临界载荷以及各种设计因素对塔壳屈曲的影响,其精度达到了非线性分析的水平,是工程分析中的一种很实用的有效方法.在此基础上,本文还较详细地讨论了加肋位置、数量及其自重对塔壳临界失稳风压值的影响,得到了一些于工程设计有用的结果.     

A Nomogram for the Calculation of the Buckling Pressure of Ring‐reinforced Cylindrical Shells under Uniform External Pressure

For the estimation of non‐linear numerical calculations, for example with the Finite Element Method, a procedure is useful to approach fast and directly the ideal buckling pressure and the critical buckling form. For this reason a nomogram is developed in order to pick off directly and fast the ideal buckling pressure and the appropriate circum ferential wave number. It is based on the stability equations for an orthotropic cylindrical shell. Alternatively some approximation functions are developed from the nomogram to get the critical circumferential wave number and the ideal buckling pressure.     

An Asymptotic Dynamic Theory for Cylindrical Shells

By expanding the displacement and stress components together with the axial length scale in terms of a small thin shell parameter, three asymptotic shell theories are obtained which incorporate thickness effects in a systematic way. The expansions are made in the equations of linear three-dimensional elasticity. These theories are used to examine the problem of longitudinal wave propagation in a shell of infinite length.     

扁壳压曲的蠕变效应

本文讨论了混凝土扁壳压曲的蠕变效应.基于弹性薄壳的非线性理论,发现椭圆抛物面扁壳,其荷载-挠度曲线的上临界荷载将随时间而降低,而下临界荷载则随时间而上升.至于扁壳的局部失稳问题,其临界荷载仅取决于压曲发生瞬间材料的弹性模量.     

球壳的环向剪切屈曲

通过球壳微元初始屈曲的微分几何分析,推导出一组新的精确的屈曲分支方程,并且应用Galerkin变分法研究铰支球壳承受环向剪切力时的整体稳定性,构造了接近分支点变形状态的屈曲模式,首次求得了从扁球壳到半球壳大范围内的扭转屈曲临界特征值,临界荷载强度和临界应力.