弹性圆柱壳扭转屈曲研究

本文给出两端固支的弹性圆柱壳扭转屈曲实验与理论计算结果.实验发现,对于较长的壳,其屈曲后的变形并不占据整个壳体的长度.另外在计算中仅考虑壳体的法向边界条件,而不考虑其周向和轴向边界条件,结果和Yamaki精确解以及本文实验结果相符较好,说明周向和轴向边界条件对圆柱壳的扭转屈曲影响较小.     

复合材料叠层圆柱壳的非线性动力稳定性理论

用Hamilton原理建立了复合材料叠层圆柱壳非线性动力稳定性理论的一般性基本方程,其中包含了非线性大挠度,横向剪切,纵向惯性力等因素。用变分法获得基本方程的解。分析表明:叠层圆柱壳在动载荷下会发生参数共振而进入动力不稳定区域而导致动力失稳。计算了几种典型复合材料圆柱壳:即T300/5208石墨环氧,E-玻璃环氧和ARALL圆柱壳。结果表明:这些因素对于各种复合材料圆柱壳的动力稳定性具有程度不同的重要影响,所以研究叠层圆柱壳动力稳定性时,考虑这些因素是重要的。     

圆柱壳在径向冲击载荷作用下的弹性脉冲屈曲

当圆柱壳承受径向脉冲载荷时，如果其径厚比大于一特定值，圆柱壳将产生弹性动力屈曲．本文根据有关实验结果，假定变形模态，采用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法分析了有限长薄圆柱壳（ａ／ｈ＝４８０）在余弦冲击载荷作用下的弹性脉冲动力屈曲．导出了动力屈曲方程组，借助数值方法求解方程，并与有关计算结果进行了比较．     

有限厚度圆柱壳热冲击问题的广义热弹性解

针对包含有界边界的轴对称结构受热冲击作用的广义热弹性问题进行了研究分析.基于Lord-Shulman广义热弹性理论(L-S理论),构建了热冲击下有限厚度圆柱壳热弹性响应的广义热弹性模型.借助Laplace(拉普拉斯)变换技术以及Bessel函数的渐进特性,推导了温变载荷作用下,圆柱壳内部位移、温度以及应力场的解析表达式.该表达式不仅可以清楚地揭示热冲击下热波、热弹性波在壳体内部的传播、反射以及叠加的作用过程,更可准确地捕捉到热波、热弹性波波前位置处的阶跃现象,并对热冲击诱发的动态热应力峰值进行有效预测.     

黏弹性和热黏弹性方程的全局吸引子

该文证明了一类黏弹性和热黏弹性方程在没有外部阻尼情况下的全局吸引子的存在性.     

周期载荷下超弹性圆柱壳的动力响应

研究了不可压超弹性圆柱壳在内表面周期载荷及突加常值载荷作用下的运动与破坏等动力响应问题．通过对所得描述圆柱壳内表面运动的非线性常微分方程解的数值计算和动力学定性分析,发现存在一个临界载荷;当突加常值载荷或周期载荷的平均载荷值小于这一临界值时,圆柱壳的运动随时间的演化是周期性的或拟周期性的非线性振动,而当其大于这一临界值时,圆柱壳将被破坏．另外,准静态问题的解可作为突加常值载荷作用下系统动力响应解的不动点,且不动点的性质与动力响应解及圆柱壳运动的性质有关．讨论了圆柱壳的厚度和载荷等参数对临界载荷值和圆柱壳运动特性的影响．     

夹层圆柱壳在移动内压作用下的临界速度研究

基于夹层壳理论和三维弹性动力学理论,研究了无限长夹层圆柱壳在移动内压作用下的临界速度．首先,基于夹层壳理论,考虑夹芯的压缩和剪切变形以及面板的剪切变形,研究了轴对称简谐波在无限长夹层圆柱壳中的传播问题;其次,基于三维弹性动力学理论,将位移变量用Legendre正交多项式系表示,同时引入位置相关函数,将求解导波问题化为简单的特征值问题．利用这两种方法得到了最低模态的频散曲线,最小相速便是内压移动的临界速度．最后,用算例和数值模拟来验证方法的有效性．结果表明,两种理论得到临界速度吻合得较好;当波数较小时,两种理论得到的频散曲线吻合得很好,当k→∞时,夹层壳理论和弹性动力学理论得到的极限相速分别趋于面板和夹芯的剪切波波速．波数较小时,两种理论分析夹层圆柱壳的导波问题是有效的．数值模拟预测的临界速度与理论分析的结果吻合得很好．     

受轴向压缩圆柱壳塑性屈曲的内时分析

采用内时塑性本构方程的增量和全量表达式分析了受轴向压缩圆柱壳的塑性屈曲，得到了塑性屈曲临界应力与圆柱壳特征尺寸间的关系。对ＡＭＦ和铝合金圆柱壳塑性屈曲进行了分析，与实验结果的比较表明：除对于ＡＭＦ圆柱壳由内时塑性本构方程的全量表达式给出了较经典塑性理论全量分析略为保守的结果外，在其它杨合下，内时分析均给出了较经典塑性理论更符合实验数据的结果。     

带径向接管的圆柱壳端部受力矩作用时的薄壳理论解

给出可适用于大开孔率 ( ρ0 ≤ 0 .8)的带径向接管的圆柱壳受端部力矩作用时的薄壳理论解 .采用修正的Morley方程代替前人使用的Donnell扁壳方程 ,在主壳展开面极坐标 (α ,β)系中求解开孔圆柱壳齐次解 ,既保持了薄壳理论的精度量级 ,又不受开孔率的限制 ;利用Goldenveizer的位移函数圆柱壳方程 ,在支管展开面主坐标 ( ζ ,θ)系中求得非平齐端头支管的齐次解 .主壳与支管交界处的边界位移和边界力分别由 (α ,β)、( ζ ,θ)系转换到总体柱坐标 ( ρ,θ ,z)系后均为θ的周期函数 ,因而可分别展成Fourier级数 ,各谐的Fourier系数可利用数值积分获得 ,再由连续条件得到整体结构的薄壳理论解 .经前人的实验和三维有限元计算结果的检验 ,证明解是可靠的 .     

粘弹性柱壳的若干动力学性质

本文讨论了轴向压力和一致分布的径向压力作用下粘弹性柱壳的动力稳定性问题.利用Laplace变换,得到了常载作用下粘弹壳的稳定性条件.综合利用动力学的经典方法,得到了由粘弹性壳所定义的动力系统的各种动力学性质及各种参数对结构稳定性的影响.     

考虑横向剪切变形和旋转惯性的层合正交异性球壳的动态响应

本文建立了计及横向剪切变形和旋转惯性的复合材料轴对称层合圆柱正交异性球壳的运动方程．在此基础上，用有限差分法计算了球壳在轴对称动力载荷下的动态响应，并讨论了材料参数、结构参数和横向剪切变形的影响．     

Stability of Orthotropic Corrugated Cylindrical Shells under Axial Compression

The problem of stability of orthotropic noncircular cylindrical shells whose cross section can be described by a function in the form of superposition of a constant and a multiperiodic cosinusoid is considered. The solution of this problem is based on a rigorous consideration of the shell geometry and on the representation of the resolving functions in terms of trigonometric series in the circumferential coordinate. The determination of the bifurcation load is reduced to finding the minimum eigenvalue of a sequence of infinite systems of homogeneous algebraic equations. The effect of corrugation on the critical load of thin glass- and boron-reinforced shells of arbitrary length is analyzed. The data on the efficiency of corrugated shells, in comparison with circular ones, in relation to the mechanical properties of materials are obtained. The accuracy of the calculation procedure is estimated in the case where the corrugated shell is simulated by an equivalent circular one.     

加肋圆柱壳在轴压作用下的屈曲和后屈曲

本文讨论完善和非完善的,纵向加肋和正交加肋圆柱壳在轴压作用下的屈曲和后屈曲性态.依据文[1]提供的圆柱薄壳屈曲的边界层理论及其分析方法,给出了加肋圆柱壳在轴压作用下的屈曲和后屈曲理论分析.本文同时讨论肋骨与壳板材料不同时对加肋圆柱壳屈曲和后屈曲性态的影响.     

复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲

基于Reddy高阶剪切变形理论的Kármám-Donnell型非线性壳体方程,给出复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲分析。将壳体屈曲的边界层理论推广到复合材料层合剪切圆柱曲板受侧压作用的情况。相应的奇异摄动法,用于确定圆柱曲板的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善,中等厚度正交铺设层合圆柱曲板的后屈曲荷载-挠度曲线。讨论了横向剪切变形,曲板几何参数,铺层数,铺展方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。     

湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳的屈曲和后屈曲

在宏-细观力学模型框架下,讨论湿热环境对复合材料层合圆柱薄壳在轴向压缩作用下屈曲和后屈曲行为的影响.基于细观力学模型复合材料性能与湿度和温度变化有关.壳体控制方程基于经典层合壳理论,并包括湿热效应.壳体屈曲的边界层理论被推广用于湿热环境的情况,相应的奇异摄动法用于确定层合圆柱薄壳的屈曲荷载和后屈曲平衡路径.分析中同时计及壳体非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响.数值算例给出完善和非完善正交铺设层合圆柱薄壳在不同湿热环境中的后屈曲行为.讨论了温度和湿度,纤维体积比率,壳体几何参数,铺层数,铺层方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响.     

圆柱壳小开孔理论解在工程实践中的应用

完全从一个新的角度,重新研究圆柱壳小开孔的理论解,指出了它与圆柱壳大开孔理论解之间的某一种特殊的内在联系。利用这种联系,重新估计了小开孔理论解在工程实践中的应用范围,为如何利用圆柱壳小开孔理论,提供了一种设想。对圆柱壳小开孔理论在工程实践中的应用重新做出了一个评价。     

厚壳理论及其在圆柱壳中的应用

本文从Hellinger-Reissner广义变分原理出发,以位移和应力的假设为基础,建立了厚壳理论.文中把壳体的位移展开为其厚度方向的幂级数,对平行和垂直于中面的位移分别保留其级数的前四项和前三项.并假定壳体的法向挤压和横向剪切应力沿壳厚为三次曲线,使其满足上下壳面上的应力条件,利用变分原理推导出分析厚壳所需的物理方程,平衡方程和边界条件.文中对圆柱壳的情况作了实例计算,并作了光弹性实验,结果表明理论和实验符合良好.     

非完善加筋圆柱壳在外压和热荷载共同作用下的后屈曲

基于壳体屈曲的边界层理论,本文给出有限长加筋圆柱壳在侧向外压和均布热荷载共同作用下的后屈曲分析。分析中同时考虑壳体非线性前屈曲变形,大挠度和初始几何缺陷的影响。肋条的处理采用“平均刚度”法。采用奇异摄动方法导得壳体屈曲载荷关系曲线和后屈曲平衡路径,并给出完善和非完善,纵向加筋或环向加筋圆柱壳数值算例。