环向槽圆柱壳结构的参数分析和优化

基于有限元分析,以侧向爆炸冲击和轴向面力为载荷形式,对环向槽圆柱壳结构形式进行了大量的数值模拟计算,履行了参数分析,基于响应面法构造近似显式优化模型,采用MATLAB软件优化程序求解该模型,对各参数的组合进行了优化设计.     

厚壳结构弹塑性分析的半解析有限元解

本文提出了对厚壳弹塑性分析的一种有效的、简便的分析方法,该法适用于圆柱形、任意截面柱形、旋转形等各种中厚壳,强厚壳的物理非线性分析。文中给出了厚壳弹塑性阶段的变形、应力状态和塑性区发展与破坏规律,为建立厚壳弹塑性理论提供了必要的依据,为厚壳非线性分析的实用计算探索了一条新的途径。     

水下爆炸载荷作用下环肋加筋圆柱壳结构的弹塑性动力屈曲

为研究水下爆炸载荷作用下潜艇结构的动力屈曲现象,以潜艇耐压结构的简化模型环肋加筋圆柱壳结构为研究对象,建立流固耦合有限元分析模型,应用瞬态有限元分析程序MSC.Dytran对该结构在水下爆炸冲击载荷作用下的弹塑性动力屈曲行为进行研究,基于Budiansky-Roth准则和Southwell方法确定环肋加筋圆柱壳结构的临界屈曲载荷,讨论结构动力屈曲的影响因素如载荷强度、网格密度、径厚比、长径比、加筋截面间距、加筋尺寸等对环肋加筋圆柱壳结构动屈曲模态和临界屈曲载荷的影响。结果表明:采用建立的流固耦合有限元分析模型,应用动力瞬态有限元软件MSC.Dytran可以对加筋圆柱壳结构的动力屈曲行为进行模拟,模型网格尺寸大小、结构几何参数对结构的动力屈曲临界载荷都有一定的影响,其中加筋圆柱壳结构的径厚比对结构的动力屈曲临界载荷影响最为显著。     

铅壳柔爆索冲量作用下圆柱壳体结构响应实验研究

通过设计排布在圆柱壳体周围的柔爆索的间距及柔爆索与圆柱壳体间的距离 ,得到了沿圆柱壳体周向呈余弦分布的冲量载荷 ,并设计了柔爆索加载的结构响应实验装置 ,对圆柱壳体的动态力学响应进行了实验研究。测得的圆柱壳体残余变形局限于 70左右的范围 ,0方向径向变形最大。     

双层环肋圆柱壳受多个物体撞击下的结构动响应

针对双层环肋圆柱壳受到多个物体的撞击问题,采用MSC.Dytran软件对受撞过程中的结构损伤变形、撞击力变化和能量转换进行数值模拟,并与模型试验相对比后发现:双层环肋圆柱壳结构同时受多物体撞击是一个瞬态动响应过程,在巨大瞬时冲击载荷作用下,受撞区壳板会迅速超越弹性变形而产生塑性变形;多物体撞击会造成外壳板一定区域的损伤变形,撞击力会相互干扰,导致其非线性特征更明显。结果表明,双层圆柱壳的外壳能对内壳起到较好的防护作用,在外壳没被撞穿的情况下,其结构变形会吸收绝大部分的撞击动能,可以通过优化外壳的吸能效率来达到双层壳体结构物内壳防撞的目的。     

基于二阶双渐近法的双层圆柱壳在水下爆炸作用下的鞭状运动

针对潜艇在水下爆炸载荷下的鞭状运动,从波动方程出发,推导了二阶双渐近法后期近似,并结合声固耦合法初步解决了双层圆柱壳的内域问题,然后将其与显式有限元耦合形成了圆柱壳结构水下爆炸流固耦合分析方法。通过简单算例验证了本文分析方法的有效性和精度。最后,基于此方法分析了双层圆柱壳结构在水下爆炸载荷下的总体响应特性以及周期比和爆距比对其影响规律。     

爆炸波作用下地下防护结构与围岩的非线性动力相互作用分析

针对实际地下工程中普遍存在的材料非线性以及半无限介质域的处理问题,给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法,应用该耦合方法计算了一马蹄形截面地下防护结构与围岩受爆炸冲击波作用下非线性相互作用的时间历程,并与线弹性情况进行了比较分析。结果表明:本文的方法具有较高精度,真实地再现了波在弹性层中传播以及反射的全过程。     

爆炸荷载作用下多排钢管结构的大变形响应

采用八塑性铰变形模态,对爆炸荷载作用下多排钢管的压扁运动场进行了描述。基于虚速度原理,建立了多排钢管动力压扁模态解方程。由拉格朗日第二类方程确立初始条件,用差分法求解出各层钢管结构的传递荷载和压扁量大变形响应。计及应变率效应和材料硬化效应,计算值与试验结果相符。结果表明,采用模态法求解多排钢管的大变形动响应是可行的。     

Vibrations of Reinforced Cylindrical Shells with Initial Deflections under Nonstationary Loads

The paper addresses dynamic problems for discretely reinforced shells with initial deflections. Timoshenko theory is used. A numerical method of solving such problems is developed and theoretically justified. Numerical results for a specific problem are presented__________Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 1, pp. 60–68, January 2005.     

Nonaxisymmetric Vibrations of Discretely Reinforced Inhomogeneous Multilayer Cylindrical Shells under Nonstationary Loads

The equations of nonaxisymmetric vibrations of discretely reinforced multilayer cylindrical shells are analyzed. A refined Timoshenko model of shells and beams is used to analyze elements of an elastic structure. The vibration equations for an inhomogeneous elastic system are derived using the Reissner variational principle. The numerical solver of the dynamic equations is based on the integro-interpolation method used to construct finite-difference schemes for equations with discontinuous coefficients. The dynamic behavior of a five-layer cylindrical shell under distributed nonstationary loading is analyzed     

Propagation of Harmonic Waves in a Cylindrical Shell (Timoshenko Model)

Equations for studying the axisymmetric deformation of a cylindrical shell are derived on the basis of Timoshenko shell theory. A dispersion equation is set up to study natural harmonic waves in a cylindrical isotropic shell. A numerical approach to plotting dispersion diagrams is proposed. The wave velocities obtained coincide with analytical solutions     

不确定荷载下类桁架结构拓扑优化分析

研究不确定荷载下应力约束拓扑优化结构．不确定荷载用区间变量表示,将不确定性区间荷载用有限个可能工况组合表示,从而将不确定性荷载问题转化为多工况问题．采用基于类桁架材料模型的多工况应力约束拓扑优化方法,求解不确定荷载作用下的拓扑优化结构．推导两杆结构的解析解,通过解析解验证了数值算例方法的有效性．分析比较了几个不确定荷载与确定性荷载作用下拓扑优化结构．     

任意厚度层合开口柱壳的温度应力

基于层合柱壳混合状态方程和边界条件的弱形式,建立了具有固支边的层合开口柱壳的温度应力混合方程,给出了任意厚度层合开口柱壳在温度荷载和机械荷载共同作用下的解析解。     

圆柱壳纯弯曲时塑性失稳临界曲率半径模型

薄壁管材在等曲率矫直生产中,塑性失稳临界曲率半径作为重要的工艺参数,直接决定了设备结构和产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,亟待建立针对性的临界曲率半径数学模型以指导生产。在力学建模和分析时,就是确定具有初始曲率的圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳的临界曲率半径,为此从旋转壳体一般几何方程出发,基于J2形变理论和能量理论,运用里茨法建立了圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳时的临界弯矩,以此确定了临界曲率半径模型,并给出了数值解法。应用ANSYS/LS-DYNA进行了有限元动态仿真试验,证明了模型是近似正确的,并通过仿真对比分析证明了轴向起皱先于截面畸变是圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳的主要模态。     

圆柱壳轴向流固冲击屈曲与塑性失效的实验研究

通过对三种不同径厚比圆柱壳进行的流固冲击实验，分析了它们在流固冲击载荷下的动力响应特点，并与相应的高速撞击与静力屈曲实验作了简单的比较，分析了它们之间的异同点。同时文中对极值冲击倒塌特性进行了详细分析     

一种求解层合圆柱壳的杂交应力单元

根据修正的余能原理，推导出一种求解复合材料层合圆柱壳的杂交应力单元。取用六面体等参单元，此单元反映了各层材料性质不同及应力分布沿整个厚度不连续现象，同时计入横向剪切变形和法向挤压变形，适用于厚层壳体。文章通过实例说明此单元能准确求出各层内的应力值，实用价值高。