非均匀圆柱壳中非线性波传播模型的同伦分析解法

圆柱形壳中非线性波传播问题的研究具有重要的理论和现实意义.本文用同伦分析方法,研究了描述非均匀圆柱壳中非线性波传播的一种新模型,得到了该模型的高精度近似孤波解和周期波解.这表明同伦分析方法是研究非线性波传播问题的一种十分有效的方法.     

带缺口加强圈的圆柱壳屈曲特性分析

以低温液体罐车外筒体为原型,采用有限元方法研究了带缺口加强圈的圆柱壳的屈曲特性。着重考察了加强圈缺口间的夹角、加强圈之间的间距、边界条件对此类结构屈曲载荷的影响。计算结果表明:圆柱壳的屈曲载荷与加强圈缺口间夹角不是简单的线性关系,当加强圈缺口间夹角增大到一定程度后,圆柱壳的屈曲载荷几乎不再变化;加强圈布置的均匀度不但会影响到圆柱壳的屈曲载荷,同时也对其屈曲模态产生影响;在不同的边界条件下,圆柱壳也表现出不同的屈曲特性。     

强激光加热旋转薄柱壳的参量选择分析

为了把激光加热静止圆柱壳的实验测量结果应用到旋转圆柱壳的激光参量估计中,研究了旋转圆柱壳的激光加热效率。用积分变换法得到了旋转圆柱壳的温度分布,分析了最大温升点相对激光峰值强度点的滞后现象。基于静止圆柱壳和薄壳假设,导出了旋转圆柱壳激光加热效率及估计辐照时间的表达式。对于旋转金属圆柱壳,最大温升点相对激光峰值强度点的滞后角和激光加热效率取决于无量纲参量DR(柱壳半径R与束斑半径r0之比)、DL(横向热扩散尺度4ατL与束斑半径r0之比)及DM(加热时间τL与柱壳旋转频率fR的乘积)。达到相同的最大温升时,旋转圆柱壳的激光辐照时间和静止圆柱壳的激光辐照时间之间存在与激光功率无关的非线性关系,而激光功率决定了所需的绝对激光辐照时间。     

内部体积源作用下的圆柱壳内外声场特性

圆柱壳内各型体积源辐射噪声特性研究是声场建模和声场预报的前提.为了研究具有指向性的大尺度体积源特性对水下航行器结构内外声场的影响,本文结合薄壳理论、等效源和柱腔Green函数构造了体积源激励下的壳体振动耦合方程,研究了体积源表面声散射作用和指向性强弱对圆柱壳内外声场的影响.数值计算结果表明,体积源构造的准确性与其等效源位置有关,等效源配置在体积源几何中心与其结构表面之间0.4—0.6时,可以提高声场计算结果的准确性;大尺度体积源表面的声散射作用会导致壳体内部声场结构发生改变,内声场声腔共振峰发生偏移,并且在部分频段引起较强的声透射现象;此外,体积源指向性变化对壳体内外声场强弱影响较小,其显著作用表现在改变了外辐射声场的远场指向性.该研究结果对噪声预报和控制有一定的参考价值.     

环筋对水下平底圆柱壳的声振特性影响

本文建立了计算两端带平底板的有限长圆柱壳水中声辐射的FEM／BEM三维模型，探索了加筋的高度、宽度、数目对平底圆柱壳的辐射功率、辐射效率、法向声强、声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中做加筋平底圆柱壳建模、模态分析基础上，将有关数据（网格、模态）导入边界元软件SYSNOISE中计算流体结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明：（1）随着环筋高度、宽度增大，激励点声压峰和法向声强峰在0-400Hz频率范围内数目减少且峰向高频方向移动，同时辐射声功率在减小（除个别模态峰值外），而辐射效率随筋高增大而增大。（2）环筋数目的增加使激励点辐射声压和法向声强峰数目明显减少，使辐射声功率明显低于无筋圆柱壳的辐射声功率，辐射效率随环筋数目增大而增大。（3）环筋宽度变化对声场指向性影响不大；圆柱壳声场指向性随环筋高度和数目增加出现较大变化，尤其是在研究的频段内的f=51Hz和f=301Hz上。这对于水下结构辐射噪声预报以及噪声抑制具有重要意义。     

均匀外电场中无限长介质圆柱壳的场分布的计算和讨论

用圆柱坐标系中的分离变量法计算了位于均匀外电场中的无限长介质圆柱壳各区域的电势和电场,由计算结果分析了无限长介质圆柱壳对外电场的屏蔽效果,并指出均匀外电场中的无限长导体圆柱壳、无限长介质圆柱体、无限长导体圆柱及无限大均匀电介质中开有一无限长的圆柱形空腔的电势和电场都可以由均匀电场中的无限长介质圆柱壳电势及电场给出.     

非均匀圆柱壳中传播孤立波的动力学稳定性

利用积分因子法对非均匀圆柱壳中传播孤立波的动力学稳定性进行详细的数值研究.以高斯波扰动、简谐波扰动和随机扰动作为初始扰动,考察受到这三种不同扰动的孤立波能否较长时间保持波形结构和传播速度而稳定传播的问题.结果表明：孤立波的稳定传播与扰动幅度、宽度和波长有关,只在受到幅度、宽度和波长都足够小的扰动下非均匀圆柱壳中传播的孤立波才能够表现出较强的抗干扰性,具有良好的动力学稳定性.     

圆柱体在可动斜面上滚动的分析

本文用四种典型的方法对它进行了分析讨论其中，有的方法对惯性力的应用进行了拓展，如将它引申到能定理和动量定理中。     

在均匀外压力作用下柱壳的蠕变

 文中描述了对柱壳在蠕变到断裂条件下的形变实验研究，进行了三个系列的实验研究：第一个实验为，用X18H10T材料制造的长为380 mm的圆柱壳，在温度为850 ℃的情况下，加载到发生蠕变的状态下，测量发生断裂的时间和圆柱的椭圆度。第二个实验为，用Xastell-X合金，在800 ℃和900 ℃的情况下进行的，作者并对六个不同作者和模型的计算结果进行了比较。第三个实验为，用Xastell-X合金在700 ℃温度下，由西德Cooper进行的。作者应用三种理论模型和实验结果进行了比较，均在误差范围之内。     

测定圆柱体杨氏模量的原理分析

分析了测量圆柱体弯曲形变杨氏模量的实验原理,得出了理论公式,将测量拉压形变、弯曲形变的杨氏模量以及扭转形变的剪切模量3个实验中样品形状统一成圆柱体.     

部分浸没圆柱壳声固耦合计算的半解析法研究

部分浸没圆柱壳-流场耦合系统的声振分析是一种典型的半空间域内声固耦合问题,其振动及声学计算目前主要依赖于数值方法求解,但无论从检验数值法还是从机理上揭示其声固耦合特性,解析或半解析方法的发展都是不可或缺的.本文提出了一种半解析方法,先将声场坐标系建立在自由液面上,采用正弦三角级数来满足自由液面上的声压释放边界条件;接着基于二维Flügge薄壳理论建立了以圆柱圆心为坐标原点的壳-液耦合系统的控制方程;然后再利用Galerkin法处理声固耦合界面的速度连续条件,推导得到声压幅值与壳体位移幅值之间的关系矩阵并求解该耦合系统的振动和水下声辐射.与有限元软件Comsol进行了耦合系统自由、受迫振动和水下辐射噪声计算结的对比分析,表明本文方法准确可靠.本文的研究为解析求解弹性结构与声场部分耦合的声振问题提供了新的思路.     

炸药条加载圆柱壳的数值模拟（Ⅱ）：解耦分析与实验验证

 根据已报道的二维流固耦合数值模拟结果,建立了经缓冲橡胶整形后的单炸药条载荷模型。将炸药条载荷叠加后直接施加在圆柱壳表面,进行二维解耦模拟,得到了与流固耦合模拟基本吻合的应力结果。在此基础上,对19条炸药条加载Φ265 mm×380 mm圆柱壳进行了三维解耦模拟,并采用相同状态的实验予以验证。结果表明,特征点应变响应吻合较好,验证了炸药条加载圆柱壳解耦数值模拟的有效性,为大量工况数值分析、提高建模和计算效率奠定了基础。     

均质圆柱体在非固定半圆形柱面内的振动周期

用动力学方法,建立了均质圆柱体与非固定半圆形柱面组成系统的运动微分方程,分析了圆柱体在柱面内无滑滚动的临界角,求出了圆柱体大角度振动周期的精确公式和近似公式.     

光滑圆柱体上运动软链的支持力分布

文章导出了光滑圆柱体上软链所受支持力的分布公式,并以此讨论了软链开始脱离圆柱体的条件.     

双层周期加肋有限长圆柱壳声散射精细特征研究

研究了双层周期性加肋有限长圆柱壳在水中的声散射特性. 壳体振动用薄壳理论的Donnell 方程描述,环肋振动用相互独立的薄板纯弯曲振动和平面应力状态下的振动方程描述,忽略弦间流体对环肋轴向力的作用. 数值计算给出远场收发合置情况下的周向目标强度和角度-频率谱图,并据此进行机理分析. 计算结果表明远场散射声场中除壳体弹性贡献外,弦间流体以及环肋与内外壳的相互作用对散射声场的贡献也是很重要的,并且在角度-频率谱中出现了舷间流体引起的流体附加波以及周期环肋引起的Bragg散射等回波精细特征,其中流体附加波是双层加肋圆柱壳声散射最重要的散射精细特征,是以往单层圆柱壳声散射所不具有的现象. 最后通过实验对理论推导进行了验证,实验与理论基本符合. 关键词： 声散射 圆柱壳 环肋 流体附加波     

激光束照射下轴压圆柱薄壳热屈曲数值分析

 针对激光束照射下承受轴压作用的圆柱薄壳,实现了材料参数(弹性模量E，泊桑比μ、线膨胀系数α)随温度变化情况下热屈曲破坏有限元数值分析。数值计算结果表明,激光照射区域产生的热应力和材料软化将导致处于正常工作状态的轴压圆柱壳发生灾难性的热屈曲破坏。     

轴对称功能梯度压电材料圆柱壳弯曲问题的幂级数解

从压电材料基本方程出发，针对沿径向极化且材料常数沿极化方向梯度变化的轴对称压电圆柱壳，导出了其在两端简支、接地条件下弯曲问题的幂级数解，并通过算例考察了壳厚度对其电弹性场分布的影响。     

爆炸荷载下不同壁厚圆柱壳动力学行为的研究

对爆炸荷载下圆柱壳的动力学行为进行了实验研究及数值模拟。将外径均为100mm的3种壁厚的Q235钢质圆柱壳置于由TNT药柱产生的爆炸场中进行冲击实验,系统分析了在不同装药高度及壳壁厚度参数条件下圆柱壳的冲击变形模式,即迎爆面局部凹陷变形模式(ModeⅠ)、迎爆面局部凹陷与壳整体弯曲变形耦合模式(ModeⅡ)、整体变形失效模式(ModeⅢ)及局部穿透与整体变形失效耦合模式(ModeⅣ)。采用LS-DYNA有限元程序及Lagrangian-Eulerian流固耦合算法,对圆柱壳的非线性动力响应过程进行了数值模拟,分析了圆柱壳的变形历程及最终残余变形的情况,计算结果与实验现象吻合较好。研究结论可为圆柱壳结构爆炸破坏分级及抗爆技术设计提供科学依据。