扁锥面网壳非线性动力分岔与混沌运动

对曲面为正三角形网格的3向扁锥面单层网壳,用拟壳法建立了轴对称非线性动力学方程．在几何非线性范围内给出了协调方程．网壳在周边固定条件下,通过Galerkin作用得到一个含2次、3次的非线性微分方程,通过求Floquet指数讨论了分岔问题．为了研究混沌运动,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解,继之给出了单层扁锥面网壳非线性自由振动微分方程的准确解,通过求Melnikov函数,给出了发生混沌的临界条件,通过数值仿真也证实了混沌运动的存在．     

均布载荷作用下波纹扁壳的非线性振动

应用轴对称旋转扁壳的非线性大挠度动力学方程,研究了波纹扁壳在均布载荷作用下的非线性受迫振动问题．采用格林函数方法,将扁壳的非线性偏微分方程组化为非线性积分微分方程组．再使用展开法求出格林函数,即将格林函数展开为特征函数的级数形式,积分微分方程就成为具有退化核的形式,从而容易得到关于时间的非线性常微分方程组．针对单模态振形,得到了谐和激励作用下的幅频响应．作为算例,研究了正弦波纹扁球壳的非线性受迫振动现象．该文的解答可供波纹壳的设计参考．     

变厚度扁锥壳的非线性固有频率

借助于变厚度圆薄板非线性动力学变分方程和协调方程,给出了变厚度扁薄锥壳的非线性动力学变分方程和协调方程·　假设薄膜张力由两项组成,将协调方程化为两个独立的方程,选取变厚度扁锥壳中心最大振幅为摄动参数,采用摄动变分法,将变分方程和微分方程线性化·　对周边固定的圆底变厚度扁锥壳的非线性固有频率进行了求解;一次近似得到了变厚度扁锥壳的线性固有频率,三次近似得到了变厚度扁锥壳的非线性固有频率,且绘出了固有频率与静载荷、最大振幅、变厚度参数的特征曲线图·　为动力工程提供了有价值的参考·     

圆形三向网架非线性动力稳定性分析

用拟板法将网架简化为平板,给出表层应变与中面位移的非线性关系．根据薄板的非线性动力学理论,建立了在直角坐标系中三向网架的非线性动力学方程,又将此方程转化为极坐标系轴对称非线性动力学方程．在周边固定条件下,引入异于等厚度板的无量纲量,对基本方程无量纲化．利用Galerkin法得到一个三次非线性振动方程,在无外激励情况下,讨论了稳定性与分岔问题．在外激励情况下,用Melnikov方法研究了圆形三向网架可能发生的混沌运动．通过数字仿真绘出了发生混沌的相平面图．     

扁薄锥壳在周边弯矩和横向载荷共同作用下的非线性振动

从问题的变分方程和协调方程出发,选取扁锥壳中心最大振幅为摄动参数,采用摄动变分法,对周边简支的扁薄锥壳在周边弯矩和横向载荷共同作用下的非线性振动问题进行了求解.一次近似得到了扁薄锥壳在静载荷作用下的线性固有频率,二次近似得到了扁薄锥壳在静载荷作用下的精确度较高的非线性固有频率.并给出了小变形时固有频率与周边弯矩、横向载荷、振幅以及锥底角之间非线性关系的三次近似解析表达式,数值结果的图形反映了在一定范围内固有频率和各参数之间非线性关系的复杂性和规律性.     

波纹壳的格林函数方法

应用轴对称旋转扁壳的基本方程,研究了在任意载荷作用下具有型面锥度的浅波纹壳的非线性弯曲问题·　采用格林函数方法,将扁壳的非线性微分方程组化为非线性积分方程组·　再使用展开法求出格林函数,即将格林函数展成特征函数的级数形式,积分方程就成为具有退化核的形式,从而容易得到非线性代数方程组·　应用牛顿法求解非线性代数方程组时,为了保证迭代的收敛性,选取位移作为控制参数,逐步增加位移,求得相应的载荷·　在算例中,研究了具有球面度的浅波纹壳的弹性特征·　结果表明,由于型面锥度的引入,特征曲线发生显著变化,随着荷载的增加,将出现类似扁球壳的总体失稳现象·　本文的解答符合实验结果·     

非线性弹性地基上的圆薄板的分岔与混沌问题

根据非线性弹性地基上圆薄板大幅度方程,弹性抗力有线性项,三次非线性项和抗弯曲弹性项。在周边固定的条件下,利用Galerkin法得到了一个非线性振动方程。在无外激励情况下,求出在平衡点处的Floquet指数。分析了其稳定性与可能发生的分岔条件。在外激励条件下,用Melnikov方法分析研究了可能发生的混沌振动。通过数字仿真给出了各种地基参数下混沌区域的临界曲线和相平面图。     

非线性弹性梁中的混沌带现象

研究了非线性弹性梁的混沌运动,梁受到轴向载荷的作用。非线性弹性梁的本构方程可用三次多项式表示。计及材料非线性和几何非线性,建立了系统的非线性控制方程。利用非线性Galerkin法,得到微分动力系统。采用Melnikov方法对系统进行分析后发现,当载荷P₀和f满足一定条件时,系统将发生混沌运动,且混沌运动的区域呈现带状。还详尽分析了从次谐分岔到混沌的路径,确定了混沌发生的临界条件。     

圆柱壳的轴对称平面应变弹性动力学解

给出一种圆柱壳的轴对称平面应变弹性动力学问题的解析方法。首先通过引入一特定函数将非齐次边界条件化为齐次边界条件,然后利用分离变量法将位移减去特定函数的量展开为关于贝塞尔函数和时间函数乘积的级数,并由贝塞尔函数的正交性,导出时间函数的方程,容易求得此方程的解。将两者叠加可得弹性动力学问题的位移解。运用此方法,可以避免积分变换,并适宜于各种载荷。文中给出了各向同性和柱面各向同性圆柱壳内表面和实心圆柱外表面受冲击荷载作用以及内表面固定的柱面各向同性圆柱壳外表面受冲击荷载作用的数值结果。     

中心集中载荷作用下波纹圆板的变形应力和稳定性研究

本文用迴转扁壳大挠度理论研究波纹圆板在中心集中力作用下的变形、应力和稳定性,利用牛顿-样条函数法求解了浅正弦波纹圆板的非线性壳方程,获得了屈曲前和屈曲后解答,并对一些特定波形的波纹板给出了由电子计算机得到的数值结果。     

双层网格开顶扁球壳的非线性稳定性分析

根据基于等效夹层壳思想的双层网格圆底扁球壳在极坐标下的平衡方程、相容方程,采用修正迭代法,对外边缘滑动固定、内边缘悬空和外边缘夹紧固定、内边缘悬空两种边界条件下,双层网格开顶圆底扁球壳的非线性稳定性进行了分析,得出了非线性载荷 位移关系及临界荷载的解析表达式,并讨论和分析了网壳几何参数对临界屈曲载荷的影响.     

开孔浅球壳的非线性动力响应及其动力稳定

本文建立了具轴对称变形、考虑横向剪切影响的浅球壳的非线性运动方程:对周边弹性支承开孔浅球壳的非线性静、动力响应及动力稳定问题进行了探讨.在解题方法上,对位移函数在空间上采用正交配点法离散.在时间上采用平均加速度法(Newmark-β法)离散.变求解一组非线性微分方程为求解一组线性代数方程.文中给出了不同情况下的若干数值结果,且与有关文献的结果作了比较.     

双层网格圆底扁球壳的非线性稳定问题

从基于等效夹层壳思想的双层网格扁壳,非线性弯曲理论的变分方程出发,利用坐标变换方法和驻值余能原理,导出双层网格圆底扁球壳,在均布压力作用下的轴对称大挠度方程和边界条件．采用修正迭代法,求得了两类边界条件下双层网格圆底扁球壳的非线性载荷-位移关系式和临界屈曲载荷的解析表达式,并讨论了几何参数对临界屈曲载荷的影响．     

斜放四角锥扁网壳的非线性弯曲理论

双层网壳是大型空间结构的主要结构形式,斜放四角锥扁网壳就是其中一种.它主要依靠上、下表层承受载荷,网壳腹部则比较空而且柔.根据斜放四角锥扁网壳的几何和力学特点,在三个基本假定的基础上,把它连续化并等效成一夹层扁壳.先从能量和内力等效的角度来分析它的本构关系,然后运用虚功原理,推导出斜放四角锥扁网壳几何非线性弯曲理论的基本方程.     

Classical and Nonclassical Dynamic Problems of Sandwich Shells with a Transversely Soft Core

Based on the hypothesis of similarity of transverse displacements in thin-walled sandwich shells with a transversely soft core under dynamic and static loads, refined geometrically nonlinear dynamic equations of motion are constructed in the case of large variations in the parameters of the stress-strain state (SSS) in the tangential directions. For shells structurally symmetric across the thickness and loaded with initial static loads, linearized dynamic equations are derived, which, upon introducing the synphasic and antiphasic functions of displacements and forces, can be used to describe the synphasic and antiphasic buckling forms in the transverse and tangential directions. For nonshallow cylindrical and shallow spherical shells, the nonclassical problems on all possible vibration forms realized at zero indices of variability of the SSS parameters in the tangential directions are formulated and solved. For shallow shells of symmetric structure, the resolving equations are obtained by introducing, instead of tangential displacements and transverse tangential stresses in the core, the corresponding potential and vortex functions.     

A novel numerical solution strategy for solving nonlinear free and forced vibration problems of cylindrical shells

Nonlinear vibration analysis of circular cylindrical shells has received considerable attention from researchers for many decades. Analytical approaches developed to solve such problem, even not involved simplifying assumptions, are still far from sufficiency, and an efficient numerical scheme capable of solving the problem is worthy of development. The present article aims at devising a novel numerical solution strategy to describe the nonlinear free and forced vibrations of cylindrical shells. For this purpose, the energy functional of the structure is derived based on the first-order shear deformation theory and the von–Kármán geometric nonlinearity. The governing equations are discretized employing the generalized differential quadrature (GDQ) method and periodic differential operators along axial and circumferential directions, respectively. Then, based on Hamilton's principle and by the use of variational differential quadrature (VDQ) method, the discretized nonlinear governing equations are obtained. Finally, a time periodic discretization is performed and the frequency response of the cylindrical shell with different boundary conditions is determined by applying the pseudo-arc length continuation method. After revealing the efficiency and accuracy of the proposed numerical approach, comprehensive results are presented to study the influences of the model parameters such as thickness-to-radius, length-to-radius ratios and boundary conditions on the nonlinear vibration behavior of the cylindrical shells. The results indicate that variation of fundamental vibrational mode shape significantly affects frequency response curves of cylindrical shells.     

正交异性简支矩形底双曲扁壳大挠度问题的解析解

本文在文献[1,2]的基础上,进一步研究了富里叶级数在求解板壳大挠度问题中的应用。文中导出了简支边界条件下正交异性矩底双曲扁壳大挠度微分方程组的解析解。这个解可通用于板与壳、大挠度与小挠度、各向同性与正交异性在直角坐标下的多种情况。其数值结果与实验数据和其它解法结果相吻合。