拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性解析解

基于薄壳理论及Ｄｕｇｄａｌｅ模型,建立了一套相当完整的拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性解析解．该解包括裂纹扩展并可应用至裂纹断面完全塑性     

拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性分析解

基于薄壳理论及ｄｕｇｄａｌｅ模型,建立了一套相当完整的拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性解析解,该解包括裂纹扩展并可应用至裂纹断面完全塑性。     

含凹坑缺陷圆柱壳的数值极限分析

使用文［１］提出的三维结构塑性极限分析的一般计算方法，我们对含凹坑缺陷的圆柱壳进行了数值极限分析．对凹坑和筒体各种组合的几何参数，本文给出了筒壳极限压力的上限．计算结果与现有的理论、实验和数值解进行了比较．本文调查和评估了各种形状和尺寸的凹坑对筒壳极限承载能力的影响规律，研究了对应于不同凹坑尺寸的筒壳两种典型的破坏模式．根据以上数值结果，本文采用几何参数Ｇ来反映凹坑各参数对筒壳极限压力的综合影响，并给出了估计带凹坑筒体极限压力的拟合公式．本文结果对含凹坑缺陷压力容器的安全评估具有重要参考价值     

碰撞受损圆柱壳的极限载荷分析

本文根据塑性力学原理对碰撞受损圆柱壳的轴压极限载荷进行了理论分析,提出了一种全塑性模型解法,并采用杂交浅曲梁单元对典型的受损圆管进行了数值研究。     

复合材料圆柱壳失稳载荷的振动监测

本文根据结构振动与稳定性的相关性，以振动频率测试值作为监控参数进行了复合材料圆柱壳的失稳状态监测。该方法首先利用模态试验，测量得到了复合材料圆柱壳在轴压和外压栽荷作用下的模态特性变化特性，进而利用一阶固有频率在低载荷下的这种变化特性，采用多项式拟合法，无损预估了复合材料圆柱壳的轴压和外压屈曲栽荷，估计值与试验测试结果比较一致。     

拉载下环向穿透裂纹位于圆柱壳固定端的弹塑性解

基于薄壳半膜力理论和Dugdale模型,针对环向穿透裂纹位于其固定端的圆柱壳,推导了其在轴拉载荷作用下的裂纹尖端张开位移(CTOD)、J积分、由裂纹所引起的附加变形等一套相对完整的弹塑性解。除少数数值求根外,均为显式计算,并可涵盖塑性破坏。该解可方便地用于不同断裂参数、裂纹长度以及几何参数的系列计算,弥补了目前缺乏本问题理论解析解的不足。     

含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应求解方法

薄壁圆柱壳流体冲击振动响应是一个复杂的流固耦合(FSI)动力学问题,对于薄壳状态监测与缺陷识别具有重要意义。基于Flügge壳体应力理论,得到壳体运动的高阶偏微分方程组(PDE),利用波传播方法获得圆柱壳系统振动响应。将壳体周围流体定义为理想声学介质,通过亥姆霍兹方程描述声压场,得到流固耦合条件下的薄壁圆柱壳受迫振动响应演变规律。针对薄壳裂纹损伤识别问题,基于断裂力学理论建立局部柔度矩阵,结合呼吸型线弹簧模型(LSM),构造裂纹附近应力及位移连续条件,获得含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应,进而给出一种基于振动能量流的裂纹损伤识别方法。研究结果表明：充液圆柱壳耦合系统在非线性激励下,位移响应在沿轴向、周向和径向的传播特性差异明显;裂纹的存在会导致结构局部柔度的降低和耦合系统固有频率下降;归一化输入功率流能够有效地对充液圆柱壳耦合系统进行结构裂纹损伤识别。研究结果可为充液薄壳振动响应方面的研究提供有益参考,也可为流固耦合条件下的结构裂纹损伤识别方面提供技术支持。     

弯载下位于刚性固定端周向壁穿裂纹的圆柱壳弹塑性解

金属圆柱壳结构常见于大型复杂结构系统中。这类构件在其端部与其它构件相连接是工程上常见的结构形式。由于连接处焊接热影响或实际复杂内力的作用,在连接处产生疲劳裂纹的几率相对增大;另一方面,由于高韧性材料的应用,使得弹塑性裂纹更为常见。然而到目前为止尚无这类问题的弹塑性理论解析。本文针对受弯曲载荷作用下的周向壁穿裂纹位于固定端的圆柱壳,基于半膜力壳理论及Dugdale模型,推导了裂纹尖端张开位移(CTOD)和裂纹尖端张开角度(CTOA)等一套相对完整的弹塑性解析解。该解除少数数值求根外,均为显式表达,可用于裂纹起裂、撕裂计算,追踪此类由弹塑性裂纹的存在所引起的圆柱壳结构的柔度以及裂纹撕裂条件下的极限承载能力等变化过程,弥补了这类工程问题解析解空缺的不足。     

两端固支叠层圆柱厚壳轴对称问题的精确解析解

基于柱坐标系下的三维弹性力学基本方程,采用状态空间法得到两端固支单层与叠层圆柱厚壳轴对称问题的精确解析解。为严格满足固支端的边界条件,将固支端的边界位移函数作为状态变量引入状态方程,采用增维方法把非齐次状态方程变为齐次状态方程,并通过层合渐近技术将变系数状态矩阵转为常系数矩阵进行求解。所得到的解不仅严格满足三维弹性力学基本方程,而且严格满足固支边界条件,是真正意义上的三维精确解。算例表明,本研究解与有限元解吻合,具有很高的精度,且关于级数项数和分层数具有很好的收敛性。另外,通过圆柱厚壳各力学量沿径向和轴向的精确分布规律分析了厚径比和跨径比变化对位移和应力分布的影响。     

纯弯曲下薄壁圆柱壳屈曲的非线性分析

为解决薄壁圆柱壳在纯弯曲下由于横截面的椭圆化而引起的屈曲几何非线性问题. 基本假设是改良的Brazier 简单理论,把圆柱壳的纯弯曲变形简化成一个两阶段的过程,分别求得纵向弯曲变形应变能和横截面变形应变能,然后利用最小势能原理求出作用力矩与杆端旋转角度的关系,最后分析可知:壳体长度参数越小,对应的圆柱壳壁越薄,非线性的影响越大;剪力大小参数越小,边界条件对椭圆化变形影响越小,非线性的影响越大.     

弯载下中长圆柱壳表面裂纹的线弹簧模型解

针对含环向表面裂纹的中长圆柱壳,基于薄壳半膜力理论和线弹簧模型,导出了其在弯载作用下的解析解,并给出了相应的表面裂纹前缘的应力强度因子的计算公式以及表面裂纹存在对整个圆柱壳柔度的影响的表达式。研究表明,对于中长圆柱壳中的较长裂纹,裂纹前缘最深点处的应力强度因子对裂纹前缘的形状并不敏感;相应的数值计算结果表明,本文的解与有限元结果的误差不超过3%。     

用双剪应力屈服准则求解轴对称圆柱壳的极限载荷

本文导出了轴对称圆柱壳大双剪应力屈服准则下的屈服表达式，并求出半无限圆柱壳在端部作用环向集中力下的极限载荷。     

圆柱壳大开孔的薄壳理论解

采用修正的Ｍｏｒｌｙ方程，以ρ０，Ｙ／Ｒ为小参数，对圆柱壳大开孔的边界条件进行渐近展开，得到了可适用于ρ０≤０．７，情况下的薄壳理论解。     

偏心裂纹板在裂纹面受一对集中拉应力作用时弹塑性解析解

利用裂纹线场方法对理想弹塑性材料偏心裂纹板在裂纹面受一对集中拉力问题进行了弹塑性分析,并且获得了理论解.这个解包括:裂纹线附近弹塑性边界上的单位法向矢量,裂纹线附近的弹塑性解析解、最大塑性区长度、裂纹线上的塑性区长度随荷载的变化规律及其承载力.该分析不受小范围屈服假设的限制,并且不附加假使条件.结果在裂纹线附近足够精确.     

含环向表面裂纹圆柱壳的波传播特性研究

研究了振动波在含有环向表面裂纹的无限长圆柱壳中的传播特性.圆柱壳体的振动用Flügge方程来描述.运用线弹性断裂力学的理论,考虑到裂纹的张开、滑移和撕裂3种模式以及它们相互之间的耦合,利用分布的线弹簧来模拟裂纹并建立了裂纹所在区域的局部柔度矩阵,得到由此引起的附加位移和壳体中内力之间的关系.在入射波已知的情况下,根据裂纹两侧区域的位移和内力的连续性条件得到了反射和透射波的幅值系数.分析了入射波通过裂纹后的透射、反射系数与激励频率和裂纹尺寸之间的关系.为基于振动功率流方法识别圆柱壳表面损伤提供了理论基础.     

轴向压应力波下圆柱壳弹性动力失稳的判据与机理

基于动力失稳瞬间能量的转换和守恒,推导提出了受轴向力圆柱壳弹性动力失稳的判据和两个临界条件.由第一个临界条件导出的圆柱壳弹性动力失稳的控制方程、边界条件、屈曲变形连续条件与利用Hamilton原理推导的结果完全相同,但不足以确定包含在本问题中的两个待定特征参数(临界载荷参数和动力特征参数).由第二个临界条件导出压缩波前的屈曲变形约束方程.基于控制方程有满足边界条件、变形连续条件和波前约束方程的非平凡解的条件,导出关于两个特征参数的一对特征方程.基于特征方程的解,精确地计算出临界载荷参数和动力特征参数的值以及动力失稳模态.由此建立了轴向力作用下圆柱壳弹性动力失稳的特征值分析方法.