板、壳有限变形分析

薄平板的有限变形理论在1874年出版的Kirchhoff的力学教程中已有讲述,并引入中法线守恒的简化变形假设。在壳体变形理论方面,Aron(1874)首先采用Gauss的曲面参数表示法建立中面几何学,并用弹性力学的一般观点求得薄壳形变势能表达式,结果和Kirchhoff在板问题所得形式相同。但在十九世纪,对板壳力学的发展障碍,是没有建立和梁结构力学方法一样具有简单数学结构的微分方程,藉以解答各类边界支承的实用板壳问题。在本世纪初期,Love,Flügge,Timoshenko等人对板壳理论作了全面发展,他们的贡献是人们所熟知的。但由于缺乏一种严格的数学分析方法,各位学者对板壳空间变形的应变分量与曲率改变的计算公式存在差异,引起长期争论,问题难以解决。      

复合材料的多层、夹层和加筋圆柱曲板的稳定和振动

本文在文献〔1,2〕的基础上,考虑了沿壳体厚度方向的剪切变形,探讨周边简支的纤维增强复合材料的正交各向异性的多层、夹层和加筋矩形圆柱曲板(与圆柱壳),在轴压、侧压和剪切(扭矩)作用下的临界载荷和横向振动固有频率的计算问题。在编成计算程序后,用一些算例将用文献〔1〕中的扁壳方程(Donnell壳体理论) 和文献〔3〕中的非扁壳方程(Love的壳体一阶近似理论) 算得的结果作了比较;将轴压下轴对称失稳和非轴对称失稳的临界载荷作了比较;将在轴压和侧压作用下失稳时外加筋曲板和内加筋曲板的临界载荷作了比较;将有薄膜力N_x~0和N_y~0同时和分别作用时与没有薄膜力作用时的横向振动固有频率作了比较;将按壳体的剪切变形理论和经典理论算得的临界载荷作了比较;将铺层情况对临界载荷的影响作了比较。     

三维退化的壳理论和假定应变的壳单元

本文将Reissner-Mindlin板理论推广到空间曲壳结构,可称为Reissner-Mindlin型壳理论。从这种理论出发,可直接导出C(0)连续的壳体单元,即考虑横向剪切变型的影向的壳体单元,这种单元在国外已被广泛地采用,为克服这种单元在应用中所出现的剪切和膜的锁制现象同时又防止出现任何零能模式,作者提出了一种采用假定应变的新的壳单元公式,并对这种单元进行了广泛的数值试验,结果表明这种单元具有较高的精度和良好的性能。     

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.     

轴对称壳体子单元弹塑性分析

在壳体的弹塑性分析中。当壳体的材料从某一个表面开始进入塑性变形范围时,应力和应力-应变关系沿壳体厚度不再成线性变化,因而不能由显式得到应力沿壳厚的积分值,必须在有限单元法计算中应用数值积分。本文在以直母线锥形单元离散轴对称壳体结构的前提下,进一步以子单元离散锥形单元,使得原来一个必须用三维屈服曲面描述的弹塑性问题能以二维屈服曲面来表征。 本文取用了Prandtle-Ruess塑性坛量理论的等向强化Mises屈服准则的本构方程。非线性结构平衡方程以载荷坛量切线模量法求解。为提高解方程的精度,本文应用了-阶自修正技巧。 为验证理论计算的精度和可靠性,本文把理论计算结果与加劲圆柱壳型性试验值作了比较,两者结果相当一致。     

西德GESA会议召开

西德第9届实验应力分析(GESA)学术讨论会于1985年5月9—10日在西柏林两门子教育中心举行。会议由科学领导者N.Czaika主持。西德GESA主席K.H.Laermann致开幕词。会议论文39篇,其中安排在会上宣读的18篇;张贴推荐的21篇。这21篇张贴推荐的论文,每天都安排1(1/2)小时同时进行(第1天12篇,第2天9篇)。由论文作者用图纸、照片、原理说明,必要时还用小模型表演,直接和会议代表进行讨论。开始时,     

弹性Cosserat壳体的边值问题及变分原理

1.概述经典的板壳理论由于采用了较多的假设,使得它的结果与三维弹性力学的结果有一定的差异,这种差异随着壳体的厚度增加而增加.即使是自身相容的Reissner理论,它所允许的壳体内的应力、应变随厚度方向的变化也是有很大限制的.Naghdi在文献[2]根据E.和F.Cosserat兄弟俩的定向介质理论系统地讨论了二维Cosserat面上     

两曲边为简支的圆柱壳块振动频率的精确解

本文采用Flugge壳体理论精确求两曲边为简支,两纵边(直边)为任意边界的圆柱形壳块的自由振动频率.     

双曲率壳的力学研究进展

双曲率壳是飞机、汽车以及船舶上常见的薄壁结构，其中性面可看作是一条动曲线沿着另一条曲线扫掠所形成的曲面．双曲率壳的非线性理论不断更新推动着双曲率壳力学行为的研究．随着工程实际应用的不断改进，如功能梯度材料(FGM)，加筋壳，弹性地基模型等的引入，双曲率壳在强度、变形和稳定性等方面的研究得到了进一步促进．本文首先回顾了双曲率壳结构非线性力学基本理论发展过程，主要阐述了经典的二维板壳理论，如Donnell 薄壳理论，一阶剪切变形壳理论，高阶剪切变形壳理论，和三维板壳理论的理论体系及基本公式，并对几种理论之间的联系和应用进行了总结和讨论，简述了近几十年来国内外学者在双曲率壳非线性弯曲、稳定性和振动等方面的最新研究成果，最后对双曲率壳体研究目前的局限性和未来的研究方向进行了探讨．     

常子午线曲率薄壳轴对称几何非线性问题的复变量方程

1.几何非线性问题的基本方程在本世纪初,Reissner H.和Meissner E.利用在线性薄壳理论中存在的静力-几何比拟关系,将线弹性薄壳轴对称问题,归结为以应力函数和转角为未知量的两个常微分方程。以后,人们利用这两个方程的相似性,引入复未知函数,把一些典型壳体的方程简化为一个二阶变系数常微分方程,为这些问题的求解带来极大的便利。本文将这一方法推广到薄壳大位移问题,导出用复未知函数表示的常子午线曲率壳体轴对称变形的非线性微分方程。从这个一般方程可以直接得到关于柱壳,锥壳,圆球壳,环壳和圆板几何非线性问     

第二届全国复合材料学术会议

由中国力学学会、中国航空学会和中国宇航学会联合举办的第二届全国复合材料学术会议于1982年8月18日至22日在哈尔滨召开。与会代表共计265名,收到论文报告230篇。会议分四个专题组宣读论文。四个专题组是:树脂基复合材料与工艺;板壳与优化设计;断裂疲劳性 ...     

有限圆柱厚壳的一个分析

本文研究了一个弹性有限圆柱厚壳的轴对称弯曲问题.文中对这类壳体给出了一个表达成两个无穷级数之和的三维弹性理论解.这些级数的选择使它们能满足所有给定的边界条件.利用级数的正交性质,其中任一级数中的每项系数都可表达为另一级数的各项系数的线性函数.通过在级数中各取有限个项数进行计算,即可求得问题的近似数值解. 文中处理了一个两端刚性固定的有限圆柱壳体承受内、外均布压力作用的问题作为示范.还给出了计算实例,并将计算结果绘成曲线.这些曲线表明在两端刚性固支的情况下,经典板壳理论即使对薄壳的计算也是难以适用的.此外,这些结果还可作为各种厚壳理论进行比较的一个依据.     

第三届全国加权残值法会议消息

第三届全国加权残值法学术会议将于1989年5月在四川峨眉西南交通大学召开。已收到论文一百多篇,经两次审稿会审阅,基本上已肯定110篇论文在大会上宣读交流,并收集进第三届全国加权残值法会议论文集,(预定在1989年四月由西南交大出版社正式出版)。上述110篇论文的内容丰富,涉及范围广泛,题材新颖,各有独创之处。它们对加权残值法的基础理论、误差和收敛性等问题的研究有了进一步深入;成功地将加权残值法用于固体及流体领域:如结构的非线性动力响应,板壳的     

具有平直条状几何缺陷圆柱壳的弹塑性应力分析

1 引言在实际工程中,由于制造方面的原因,金属圆柱壳结构常常出现平直条状初始几何缺陷.为了探求几何缺陷对壳体应力分布的影响,本文基于初挠曲理论将初始几何缺陷以初挠度引入基本方程.考虑到壳体结构形状的不规则特点,建立了结点任意分布的广义样条子域位移模式,用内时理论构造壳体本构方程.该理论与经典塑性理论相比,具有方程形式简单、应用方便、收敛速度快等特点.2 基本方程与位移模式本文以圆柱壳的子午线和环线为曲线坐标,其中子午向坐标参数为z,环向坐标为转     

圆柱薄壳稳定性的一个修正理论

著名的唐乃尔(Donnell)——穆什塔利的简化壳体理论只能较精确地适用于较短圆柱壳稳定性计算.其近似性误差随长度与半径之比的增加而增大.本文考虑了横向切力的影响,对非完善型圆柱壳体推导了几何非线性理论的基本方程,建立了对各种长度半径比的圆柱壳体稳定性均适用的修正理论.     

双层金属锥形扁壳的非线性热稳定性

本文提出有关双层金属锥形扁壳在均匀温度场作用下的非线性稳定性的一般理论.将双层壳体的基本方程简化为与经典壳体理论相似的形式,通过比拟,以作用于锥形扁壳边界上的均匀分布的相当边界力矩来替换温度效应,采用修正迭代法求解.文中给出了临界跳跃力矩曲线.它对于工程上各种仪表弹性元件的设计具有一定的参考价值.     

基于区域分解的薄壁回转壳自由振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同组合边界条件的薄壁回转壳的自由振动.首先沿壳体母线方向将壳体分解为一些自由壳段,并采用广义变分和最小二乘加权残值法将壳体分区界面上的位移协调方程引入到壳体的势能泛函中;然后将壳段位移变量以Fourier级数和Chebyshev多项式展开,对总的势能泛函变分后得到回转壳的离散动力学方程.采用区域分解法分析了不同边界条件的圆柱壳、圆锥壳、抛物壳的自由振动,并将计算结果与其它文献值及 ANSYS 结果对比,结果表明:随着回转壳分区数目的增大,区域分解法计算出的壳体频率很快收敛;本文结果与其它方法计算结果非常吻合(相对误差不超过0.4%).采用该方法可高效计算不同组合边界条件回转壳体的低阶和高阶振动频率.     

圆柱壳稳定性问题的研究进展

圆柱壳是工程实际中广泛应用的结构,其主要破坏形式是屈曲失稳．作为力学领域的经典问题,圆柱壳稳定性问题的研究非常之多．其中,受均匀轴向压力的圆柱壳由于临界屈曲载荷的理论预测值与早期试验结果之间的巨大差异,更是推动了壳体稳定性理论的不断发展．本文简要回顾了壳体稳定性理论的发展和分类,并对轴压圆柱壳体试验结果分散且远低于理论预测值的原因及含缺陷圆柱壳体的稳定性研究方法进行了总结,然后综述了地下空间顶管、储油罐、加筋圆柱壳及脱层圆柱壳等实际工程中广泛应用的圆柱壳结构稳定性研究的现状和趋势,最后展望了将来对工程应用中圆柱壳结构的稳定性研究的难点和方向．     

关于“高等材料力学”的一段史话

1947年秋开始,张维教授在清华大学招收固体力学研究生,并讲授"高等材料力学",这是研究生的核心课程,内容以板壳理论为主.板壳理论是20世纪前三、四十年固体力学领域的重要研究成果,其处理问题的方法与材料力学一脉相承.张维教授开设的"高等材料力学"课,使研究生掌握近代应用力学的研究成果,更重要的是使研究生掌握近代应用力学处理问题的方法,具备研究解决工程中提出的新的固体力学问题的能力.     

基于3D连续壳理论和无网格法的任意壳受迫振动分析

板壳结构是航空航天和建筑水利等工程领域中最常见的基本构件,研究板壳受迫振动问题对工程应用具有重要意义.本文基于3D连续壳理论和移动最小二乘近似建立了任意壳的无网格模型,其中移动最小二乘近似不仅用于几何曲面插值,还用于位移场近似.利用Hamilton原理导出描述任意壳受迫振动的无网格控制方程,并采用时域隐式Newmark方法求解该方程,采用完全转换法来施加本质边界条件.最后,通过MATLAB编制无网格程序计算了几个具有代表性的壳体算例,并将计算结果和ABAQUS有限元解进行比对,验证了本文方法求解任意壳受迫振动的有效性及准确性.结果表明,无网格法不依赖网格划分,适应性较强,所提方法可以有效地求解各种不同形状的板壳结构受迫振动问题,具有广阔的应用前景.