非线性弹性薄壳静力学的一些基本原理

根据对偶互补的基本思想,系统地建立了非线性弹性薄壳静力学的各类变分原理.文中首先给出非线性薄壳静力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到非线性薄壳静力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统地成对导出非线性弹性薄壳静力学的3类变量(U,ε,x,N,M)、2类变量(U,N,M)变分原理、以及总势能驻值原理和总余能驻值原理的互补泛函.同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系.     

SANDERS薄壳方程的自共轭性

本文对Sanders薄壳方程的自共轭性作了讨论.证明了以下三点: 1.通常的齐次边界条件是简单自共轭边界条件; 2.在简单自共轭边界条件下,Sanders薄壳方程是自共轭的、其蜕化(元矩)方程也是自共轭的; 3.任何薄壳理论,其满足功的互等定理与具有自共轭性所需条件是相同的: 作为6个变形分量的正定二次型的应变能函数存在. 由于Sanders薄壳理论在任意曲线坐标系中成立,故以上结论亦适用于任意曲线坐标系. 本文的讨论为采用Sanders理论对薄壳进行动力分析提供了理论准备.     

变厚度圆底扁薄球壳的非线性稳定问题

一、引言 薄壳的屈曲是一个非线性问题,其基本方程是非线性微分方程组,在数学上困难较大,若研究变厚度薄壳的屈曲问题,则难度更大。文献[1]曾提出用修正迭代法求解等厚度圆底扁薄壳屈曲问题。文献[3]用小参数法与修正迭代法联合求解了变厚度圆薄壳的大挠度问题。本文先给出变厚度圆底扁薄球壳的非线性方程组,然后用小参数法与修正迭代法结合求解在边缘均布力矩作用下的一种变厚底圆底扁薄球壳屈曲问题。     

用张量分析进行薄壳混杂模型三角形单元的构式

一般常用薄板单元分析薄壳内力,但由于内部边界联接斜率的不连续性而影响到求解精度。本文首先从薄壳的基本理论着手,用张量分析法建立了薄壳的势能原理和混杂变分原理。其次,对任意形状的薄壳,提出了采用混杂模型进行三角形单元的构式方法。最后,以螺旋曲面薄壳为例,导出了性质矩阵的形式。     

平面应力断裂力学

薄板、薄壳和各种型式的薄壁结构是工程实际中广泛采用的承载结构。这种结构表面裂纹及穿透裂纹的断裂分析是个相当复杂的问题。平面应力断裂力学主要解决穿透裂纹的断裂分析。因为薄板、薄壳的壁很薄,板厚(壳厚)相对于其他尺寸小一个至几个数量级。而前后板面是不受力的自由表面。因此,所有与板面平行的面元都可以近似看作不受应力作用。如图1所示,相当于z方向应力σ_z、τ_(xy)、τ_(yz)近似为零。也就是说,      

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:     

拟协调分层薄壳单元在圆柱薄壳结构弹-塑性分析中的应用

本文基于拟协调元的基本原理,引入薄壳分层子单元的概念,提出了用于圆柱薄壳结构弹-塑性分析的三角形和矩形拟协调分层圆柱薄壳单元的模型,给出了第k层薄壳分层子单元的弹-塑性矩阵和物理矩阵[D~(k)]的表达式,并最后给出了整个薄壳单元的物理矩阵和刚度矩阵的表达式。 根据上述原理和方法用Fortran语言编制了圆柱薄壳结构弹-塑性有限元分析程序,实例计算与实验结果较为吻合,从而说明用本方法进行圆柱薄壳结构的弹-塑性分析是可靠而行之有效的。     

任意二次型双曲面扁薄壳的基本解

本文对任意二次型双曲面扁薄壳的八阶偏微分方程采用平面波分解和小参数法导出了它的基本解。 在基本解的基础上,本文还得出边界为无限大时薄壳在集中荷载作用下的格林函数,适用于以边界积分方程法来分析具有任意边界条件的这类薄壳结构在任意荷载作用下的位移与内力,与一般有限单元法相比,它能较大的地节省计算机的内存和缩短分析时间。     

《应用力学评论》2005年第58卷综述评论文章目录

复展开描述的壁湍流综述 Review of wall turbulenee as deseribed by。omposite expansion ............……Ronald L.panton 58(1)1~36(Jan) 薄板和薄壳在膜,弯曲和扭曲载荷联合作用下的断裂力学 Fracture meehanies of thin plates and shells under eombined membrane,be     

组合式压力容器的应力分析

蒸压釜是硅酸盐建材厂的关键设备.当按国外类似产品进行设计时,由于缺少强度计算文件而不能投产.我们受委托对现有引进结构进行强度计算和应力测试.这类蒸压釜是薄壳-实体组合式的压力容器(图1),结构的应力分析方法国内外尚未公开发表.由于结构形状复杂,经典的薄壳理论 ...     

椭圆壳体的弹塑性失稳

在静水外压作用下理想圆柱薄壳丧失弹性稳定是个古典的力学问题。1884年兰范(M. Levy)首次给出了此问题的临界外压是P_(er)=2Ek~3/1-μ~2 (1)E为弹性模数,k=δ/D为尺寸因素,δ为壳体壁厚,D为壳体中面直径,μ为泊桑比。     

弹性中厚扁球壳的边界积分方程解法

1.前言近年来,边界元法已成功地求解了薄壳弯曲等问题。经典薄壳理论采用Kirchhoff假设,忽略了剪切变形,转动惯性效应.此理论计算厚壳,带有小孔洞的壳体会带来较大的误差。本文所讨论的球壳平衡方程中,不仅包含薄膜内力项和弯矩项,而且还反映了横向剪切变形。利用假设位移函数法,推导出其基本解。然后由虚功原理导出一组五个边界积分方程。其中含有五个广义位移(两个转角分量和三个位     

后临界湍流区间内旋转薄壳结构振动演化与作用机制实测研究

载荷的时变特征可能会对结构振动强度和能量作用机理产生重要影响,火/核电厂最重要的大型建筑结构均为典型的旋转薄壳结构(如冷却塔、烟囱等).为揭示后临界湍流区间内旋转薄壳结构的振动演化特征及其作用机制,实测了后临界雷诺数(Re3.5×10~6)条件下8座典型旋转薄壳结构的振动响应.首先,在对实测响应进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平稳识别,基于非平稳分析模型对响应的时变均值和极值估计进行研究,并基于多尺度小波变换的演化谱方法开展了响应的频域演变特性研究.在此基础上,探讨了结构风振响应的共振分量占比及其效应,识别了结构的自振频率和阻尼比,并以结构基频为划分依据分别讨论了不同旋转薄壳结构的阻尼作用机制.研究结果表明:(1)旋转薄壳结构在后临界湍流区间内风致振动响应表现为强度非平稳、频率平稳的演化特性;(2)后临界湍流区间内的旋转薄壳结构的风振问题应区分准静力作用点与共振激发点分别进行研究,不同共振激发点的功率谱分布形式较为相近,而准静力作用点的功率谱分布规律差异较大;(3)共振激发点的振动能量分布呈现明显的分段趋势,基于本文大量实测分析结果回归得出适用于共振激发点的三阶段共振谱表达式;(4)借助本文提出的等效阻尼比概念拟合出此类结构的阻尼比预测公式,论证了目前工程中通用的5%阻尼比取值的不合理性.     

挤压应力对圆柱壳轴对称弯曲变形的影响

以柱面为中面的薄壳,称为柱形薄壳,简称为柱壳.因为这种薄壳在纵向(柱面的母线方向)没有曲率,在计算、设计、制造、施工方面都比较简单,所以得到广泛的使用.在壳体理论中,通常采用如下的计算假定:(1)垂直于中面方向的线应变可以不计;(2)中面的法线保持为直线,而且垂直于变形后的中面;(3)与中面平行的截面上的正应力σ_3(即挤压应力),远小于其垂直面上的正应力,因而它对形变的影响可以不计;(4)体力及面力均可化为作用于中面的荷载.本文在放弃计算假定(3)的情况下计算了圆柱壳在轴对称弯曲时的变形和应力,得到的最大应力比传统理论得到的最大应力更大,最大挠度更小,更接近有限元分析的结果.计算结果对高压容器的设计有一定参考价值.     

后临界湍流区间内旋转薄壳结构振动演化与作用机制实测研究

载荷的时变特征可能会对结构振动强度和能量作用机理产生重要影响,火/核电厂最重要的大型建筑结构均为典型的旋转薄壳结构(如冷却塔、烟囱等).为揭示后临界湍流区间内旋转薄壳结构的振动演化特征及其作用机制,实测了后临界雷诺数($Re\ge $3.5$\times $10$^{6}$)条件下8座典型旋转薄壳结构的振动响应.首先,在对实测响应进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平稳识别,基于非平稳分析模型对响应的时变均值和极值估计进行研究,并基于多尺度小波变换的演化谱方法开展了响应的频域演变特性研究.在此基础上,探讨了结构风振响应的共振分量占比及其效应,识别了结构的自振频率和阻尼比,并以结构基频为划分依据分别讨论了不同旋转薄壳结构的阻尼作用机制.研究结果表明:(1)旋转薄壳结构在后临界湍流区间内风致振动响应表现为强度非平稳、频率平稳的演化特性;(2)后临界湍流区间内的旋转薄壳结构的风振问题应区分准静力作用点与共振激发点分别进行研究,不同共振激发点的功率谱分布形式较为相近,而准静力作用点的功率谱分布规律差异较大;(3)共振激发点的振动能量分布呈现明显的分段趋势,基于本文大量实测分析结果回归得出适用于共振激发点的三阶段共振谱表达式;(4)借助本文提出的等效阻尼比概念拟合出此类结构的阻尼比预测公式,论证了目前工程中通用的5%阻尼比取值的不合理性.      

导电圆柱薄壳的热磁弹性效应分析

研究了磁场环境中受机械载荷作用的导电圆柱薄壳的热磁弹性问题．首先,根据电动力学方程和广义Ohm定律,得到了导电薄壳电流密度的分布,考虑到Joule热效应及热平衡方程,得到了导电薄壳的温度分布．其次,通过几何方程、物理方程、运动方程和电动力学方程导出了导电薄壳在机械场、电磁场以及温度场作用下的基本方程．最后,采用差分法及准线性化方法,得到了可以应用离散正交法求解的准线性微分方程组．对于导电圆柱薄壳,得到了Lorentz力表达式,并且推导了温度场积分特征值．讨论了导电圆柱薄壳应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律,并通过实例证实了可以通过改变电、磁、力场的参数来实现对薄壳的应力、应变、温度的控制．     

关于“弹性圆柱薄壳的一般稳定性”问题

程世祜同志閱读了“弹性圆柱薄壳的一般稳定性”(刊登在本学报第5卷第1期)以后,曾就边界条件对失稳应力的临界值影响这一問題提出了与該文不同的意見,并写了“关于‘弹性圆柱薄壳的一般稳定性’問題”一文。 在程世祐同志的文章写就后,我們曾把它送給“弹性圆柱薄壳的一般稳定性”的原作者罗祖道、吳連元两位同志看过。“‘弹性圆柱薄壳的一般稳定性’的結束語”是这两位作者对程世祐同志提出的意見所作的解答,現在我們把这两篇有不同看法的短文一并在本期学报上发表。 組織学术討論是我們經常任务之一,希望广大的讀者能陆續对力学領域中的学术問題发表自己的意見,以使我国力学界的学术空气日益热烈。     

均布载荷作用下变厚度圆球扁薄壳的非线性稳定性

本文提出含有二参数的变厚度圆球扁薄壳的厚度函数表达式h=h_0[1+β(r/a~γ](γ>0)。采用变厚度板壳大挠度理论的修正迭代法,对均布载荷作用下周边固定的变厚度圆球扁薄壳的非线性稳定问题进行了求解,得到了精度较高的二次近似解折解,所获得的数值结果用图表给出。     

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.     

含参数的非线性方程组的数值解法

本文对含参数λ的非线性方程组f(α,λ)=O提出了在位移-载荷空间R~n+1中以弧长为参数追踪解曲线c(s)的弧长增量法,并统一地处理了搜寻极值点(extre-mum point)与分叉点(bifurcation point)的问题,我们将此法成功地用于弹性旋转薄壳的非线性分析。