受预张力或均布边缘径向荷载的圆薄板的大挠度问题

本文以幂函数为试函数,用配点法计算圆薄板的轴对称大挠度,圆板可先受预张力的作用。荷载为轴对称分布荷载、均布边缘力矩及径向力或它们的联合作用。计算结果表明,本法求解的收敛速度和收敛范围远远超过幂级数解法。     

用配点法计算受轴对称分布荷载的圆形大挠度板

本文以幂函数多项式作位移函数,用配点法计算了受轴对称分布荷载的圆形大挠度板。文中考虑了固定夹紧、可移夹紧、铰链支承、简单支承等四种边界条件。在计算例题中,荷载采用多项式形式、余弦函数形式的分布荷载以及均布边弯矩荷载或者由它们组合而成的荷载。通过上百个例题的计算,表明此法具有精度高、收敛快等优点。本文还将其所得的结果同用摄动法等得到的结果进行了比较。     

轴对称圆薄板大挠度微分方程的数值分析方法

根据轴对称问题的特点,利用级数展开和求极限法则,证明了轴对称大挠度圆薄板在圆心处应满足的边界条件,并以圆薄板轴对称大挠度弯曲变形微分方程为基础,建立了圆心处非奇异的轴对称大挠度圆板弯曲微分方程,从而可以方便地利用现有的常微分方程数值求解方法(如变步长龙格-库塔法)对实心圆板的轴对称问题进行数值求解,又不必像摄动法那样推导复杂的公式。在数值求解轴对称圆板大挠度弯曲变形微分方程时,将非线性微分方程的求解主要归结为迭代求解圆心处三个未知边界条件的问题,即圆心处的径向膜力、圆心处的挠度、圆心处挠度的二阶导数,并提出了相应的求解方法。实例中,对于圆薄板受均布横向荷载的问题,分析了周边固支边界条件下的非线性弯曲问题,给出了中心挠度参数大范围变化时的荷载和部分边界值变化曲线,并与经典摄动解进行了对比。对比结果可见,本文方法和摄动法的解非常接近,在量纲归一化中心挠度不超过4.0时,两种方法解的相对误差均小于5.0%。另外,本文还分析了与挠度有关的液体压力作用下和集中荷载作用下周边固支圆板的非线性弯曲问题。通过算例可见:本文方法可以灵活处理不同的荷载问题;对于不同的问题,计算过程相似,不必推导复杂的计算公式,计算精度容易控制。     

任意变厚度的旋转扁薄壳非线性稳定的幂函数解法

以幂函数为试函数,两次使用配点法成功地分离了耦合的大挠度方程,从而导出变厚度旋转扁壳非线性稳定的计算式。支座可以是弹性的。本文给出了均布或多项式分布荷载作用下,线性或多项式型变厚度的圆锥壳、球壳、余弦壳或四次多项式型旋转壳的上、下临界荷载。均布荷载作用下指数型变厚度球壳的上临界荷载同其他方法的结果作了比较。用配点法编写的程序具有收敛范围大、精度高、通用性强和计算时间少的优点。     

简支可动矩形薄板大挠度弯曲问题的变率配点解

本文采用变率配点法，分析了均布荷载作用下矩形薄板的大挠度弯曲问题．算例表明了此方法的有效性     

受轴对称分布荷载的厚度按指数函数变化的圆薄板的大挠度

本文用配点法计算厚度按指数函数变化的圆薄板的大挠度。荷载为轴对称分布荷载及均布边缘力矩。边界可为弹性支承。受均布荷载,在固定夹紧边条下,向摄动法的结果作了比较。     

非保守力作用下矩形薄板的稳定问题

1.引言弹性薄板沿着中面承受分布跟随力或沿着边缘承受线分布跟随力作用,属于弹性非保守问题,其稳定性分析在工程中有着广泛的实际应用。关于这种板的稳定问题,Leipholz采用拓展的Galerkin法。对各种边界条件下承受切向跟随力作用的矩形薄板进行分类,求解了一些特征方程非耦合的简单板,对于耦合型复杂板该方法则显得十分繁冗,甚至无法求解。本文注意到样条函数及配点法的优点,将其应用于这种板的微分方程,借助于电子计算机,给出了各种边界条件下板的求解途径,并针对一对边简支另一对边为其它支承的板进行了数值计算,方法简单易行,对各种     

静水荷载作用下矩形薄板力学特性研究及其应用

基于平面闸门研究了两种边界条件下矩形薄板在水荷载作用下的挠度、内力、应力的分布规律。利用单三角级数分别构造了两对边简支一边固支一边自由以及三边固支一边自由矩形薄板在水压力作用下的挠曲变形函数,并依据最小势能原理求解了挠曲变形函数系数,最后根据薄板小挠度弯曲理论得到了两种边界条件下矩形薄板的内力与应力函数,并对挠度、内力、应力的分布规律进行了比较分析。结果表明,在相同静水压力作用下,两对边简支一边固支一边自由和三边固支一边自由矩形薄板的挠度以及内力分布规律不尽相同,其中三边固支一边自由矩形薄板挠度及背水面出现的最大拉应力值较两对边简支一边固支一边自由矩形薄板的要小。     

薄板小波有限元理论及其应用

利用样条小波尺度函数构造了常用的三角形和矩形薄板单元的位移函数,得到了利用小波函数表示的形函数。采用合理的局部坐标,对单元进行压缩,使单元在局部坐标区间上有其值,成功地推导出了分域的三角形和矩形薄板小波有限元列式。在此基础上,提出了弹性地基薄板的小波有限元求解方法。通过两个算例对薄板的挠度和弯矩进行了计算,数值结果表明,求解结果具有收敛快、精度高的特点。     

正交各向异性板壳的弹塑性分析

用最小二乘配点法对正交各项异性薄板和双曲扁壳的弹性问题进行了分析.文中采用Huber—Mises屈服函数在各向异性问题中的推广形式,把材料的塑性变形作为等效塑性荷载处理,并取双五次样条函数为位移试函数,推出了迭代公式.算例证明,该法精度高、收敛快,所需计算机内存少,是简单、精确、高效的.     

环形板的非轴对称屈曲分析

本文利用打靶法研究了内外边界固支且在外边界受均匀径向压力作用下的极正交各向异性环形板的非轴对称屈曲和过屈曲,计算了临界载荷,讨论了分支解的存在性,得到了分支解的渐近表达式,分析了环形板的屈曲性态。     

环形板的非轴对称屈曲分析

本文利用打靶法研究了内外边界固支且在外边界受均匀径向压力作用下的极正交各向异性环形板的非轴对称屈曲和过屈曲,计算了临界载荷,讨论了分支解的存在性,得到了分支解的渐近表达式,分析了环形板的屈曲性态。     

The buckled states of annular sandwich plates

In this paper, the axisymmetric buckled states of an annular sandwich plate (Reissner- type sandwich plate) with the clamped inner edge which is subjected to a uniform radial compressive thrust at the clamped outer edge are studied. Firstly, the basic equation of the buckled problem is derived. Secondly, the critical loads for some parameters are obtained by using the shooting method. Finally, we discuss the existence of the buckled states in the vicinity of the critical loads and obtain the asymptotic expansions of the buckled states.     

Stability of an annular plate of a shape memory alloy

Analytical solutions using various hypotheses are obtained for the problem of buckling of an annular circular plate of a shape memory alloy in the forward or reverse thermoelastic phase transformations under uniform radial compression. It is established that, despite the axial symmetry of the body geometry, loads, and boundary conditions, the minimum critical loads for annular plates correspond to nonaxisymmetric buckling modes, in contrast to continuous plates.     

Multiple buckled states of rectangular plates

We consider the buckling of a simply supported plate subjected to a constant edge thrust λ. The aspect ratio l is such that the critical thrust (the first bifurcation point of the associated non-linear eigenvalue problem) is of multiplicity two. A study of the non-linear static problem indicates that there are nine possible equilibrium states. One of these corresponds to the unbuckled state while the remaining eight represent buckled states. A linear stability analysis and a calculation of the potential energy of each of the static solutions indicates that four of the solutions are stable and five are unstable.     

薄宽带材局部纵向屈曲的辛弹性力学求解方法

局部纵向屈曲是普遍存在于薄宽带材生产过程的板形缺陷,是屈曲研究的难点,精确的解析求解方法对局部纵向屈曲形成机理的研究和板形质量的提高具有重要意义。本文将任意位置的局部纵向屈曲分为带材边部和内部两类,采用辛弹性力学方法直接推导得到了局部纵向屈曲区域承受不同边界约束条件时的临界屈曲应力和屈曲挠度函数,并将求解结果与有限元和相关文献结果进行了对比。结果表明：辛弹性力学方法与有限元方法相比具有相同计算精度和更高的计算效率,计算精度高于传统能量法;带材边界的约束条件对临界屈曲应力、屈曲区域几何形状和屈曲挠度函数均存在显著影响,验证了传统能量法求解的不足,有利于提高局部屈曲计算精度。     

环形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对环形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形) 进行了研究. 通过在极坐标下对垂直板面方向小振动方程进行分离变量, 求解出环形薄板小振动方程在外边界悬空时分别在两种内边界条件, 即内边界悬空和内边界简支下的解析解的简正模式, 并计算了在第一种边条件下几种共振模式的径向波速近似值, 以及两种边条件下的圆形驻波波节线的半径和薄板的弹性模量. 发现通过调节环形薄板上点振动源的频率, 可精确控制薄板上出现的克拉尼图形. 实验上观察到了仅有圆形波节线, 仅有辐射状波节线, 以及两种波节线同时存在3 种简正模式的情形, 且波节线的数量可严格控制. 理论结果跟实验符合得很好.      

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。     

Buckling and vibration of non-ideal simply supported rectangular isotropic plates

Buckling and vibration of a rectangular isotropic plate which has non-ideal simply supported boundary conditions along one of its edges are investigated. It is assumed that one of the edges of the plate allows a small non-zero deflection and a small non-zero moment. Externally applied in-plane loads are considered to be parallel and perpendicular to the edge where non-ideal boundary conditions are present in the buckling problem. Analytical solutions of the buckling and vibration problems are obtained by using the Linshtead–Poincare perturbation technique. Improved buckling loads and natural frequencies are determined for various values of the aspect ratio of the plate.     

An analytical solution for buckling of moderately thick functionally graded sector and annular sector plates

In this article, an analytical solution for buckling of moderately thick functionally graded (FG) sectorial plates is presented. It is assumed that the material properties of the FG plate vary through the thickness of the plate as a power function. The stability equations are derived according to the Mindlin plate theory. By introducing four new functions, the stability equations are decoupled. The decoupled stability equations are solved analytically for both sector and annular sector plates with two simply supported radial edges. Satisfying the edges conditions along the circular edges of the plate, an eigenvalue problem for finding the critical buckling load is obtained. Solving the eigenvalue problem, the numerical results for the critical buckling load and mode shapes are obtained for both sector and annular sector plates. Finally, the effects of boundary conditions, volume fraction, inner to outer radius ratio (annularity) and plate thickness are studied. The results for critical buckling load of functionally graded sectorial plates are reported for the first time and can be used as benchmark.