边界条件对输液圆柱壳的动态特性与稳定性的影响

1、引言输液管系统的动态特性与稳定性问题是液-固体耦联振动方面的一个重要课题。自从Ashley和Havihand研究Traus—Arabian输油管线以来,力学界在这三十多年中对本课题做了大量的工作。以前的工作主要限于三种边界条件的讨论,即一般意义的简支端、固定端和悬臂端,偏重于研究径向位移w与转角(?)w/(?)x的限制对系统特性的影响。本文将进而讨论轴向、环向约束的影响,全面地、定量地分析系统在各种两端支承的边界条件下的动态特性与稳定性。     

圆柱壳受轴向压缩塑性稳定性的实验研究

圆柱壳受轴压的塑性稳定性的理论,曾有很多人进行过大量的探讨,但是,在实验方面研究的文章却发表得较少.本文给出了用AM 和1T 铝合金圆柱壳所做的大量实验.首先描述了观察到的失稳过程,给出了失稳时的最大载荷,它们与不考虑卸载的全量理论所算出的临界载荷符合较好.其次,给出了1T 铝合金圆柱壳塑性失稳和弹性失稳的范围,以及小挠度理论的适用范围.最后,给出了R/h 与失稳时出现轴对称波与菱形波半波数之间的关系.     

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．     

非圆柱壳在各种边界条件下的自由振动分析

本文用一种特殊的坐标变换将具有复杂截面形状的柱壳映射成圆柱壳,然后只需对变换后的圆柱壳作振动分析就可获得非圆柱壳在各种边界条件下的固有频率与振型。文中首次系统地给出了椭圆柱壳在各种边界条件下的频率系数,研究了拱预平底截面形状柱壳的自由振动问题。最后讨论了截面形状和边界条件变化对固有频率的影响,并和前人的研究结果作了比较,表明本方法是正确的。     

夹层FGM圆柱壳在扭转载荷作用下的弹性稳定性

采用半解析方法研究了两端简支的功能梯度夹层圆柱壳在端部扭转载荷作用下的弹性稳定性.考虑圆柱壳的里外表层为均匀材料,中间层为材料性质沿厚度方向连续变化的功能梯度材料,并且在界面处的材料性质保持连续. 基于Flügge薄壳理论,建立了位移形式的结构静态屈曲控制方程.根据边界条件将位移表示为三角级数形式,获得包含柱壳端部扭转载荷参数的近似线性代数特征值问题,并通过数值方法求得了表征结构失稳特征的临界载荷. 数值结果表明,临界载荷随着半径与厚度比的增加而减小,随着功能梯度中间层的弹性模量的平均值的增加而增加.      

圆柱壳在线性变化横向载荷作用下的非线性稳定性

海洋平台桩脚及立式海洋石油管线大部分深潜在水中承受随水深变化的外压力.这些工程课题都归结为圆柱壳受线性变化横向载荷的强度和稳定性问题.Weingarten曾对这个问题进行过弹性小挠度屈曲研究.然而海洋管状壳体其直径与厚度之比是较低的     

端头受外力的圆柱壳应力状态分析

本文采用的一般方法,同时又把势函数展为ξ的多项式,分析了整圆柱壳在几种边缘载荷作用下的应力状态,从而看出边界条件的提法、壳体长度对应力状态的影响的某些趋向.符号及一般公式L 为壳长、r 为半径、2h 为厚度;E 为弹性模量、σ为泊松比;ξ、θ为无量纲坐标,θ代表,...     

以环肋加强的圆柱壳在液压作用下的总体稳定

本文给出了以环肋加强的圆柱壳在液压作用下屈曲形态和临界载荷的计算方法.根据组合结构的方法,建立了一组肋和肋间壳段的稳定微分方程组.在肋的截面高度、偏心距、截面总面积ΣF_r、总抗弯刚度ΣE_rI_(G_ra)不变的前提下,而使环肋的数目趋于无穷大,从而得到了作为组合的环肋加强壳的初次近似的正交各向异性壳模型及其弹性关系.可以进一步寻求方程组的级数解,其首项代表零阶近似解,亦即上述等效正交各向异性壳的解,其余各项代表逐次渐近的修正解,或等效壳和真实的环肋加强组合壳解的误差.根据误差的估计可以给出简化为等效各向异性壳的判据.最后给出了算例并与其它作者的方法进行了比较.计算结果表明与实验符合得很好.     

激光辐照下圆柱壳结构的稳定性分析

针对航天工程中常用的承受轴压作用的薄壁圆柱壳,分别采用解析方法与特征值屈曲有限元方法分析了圆柱壳结构在均匀轴压作用下的稳定性能,得到了屈曲承载力.并进行了对比,验证了有限元模型的合理性.采用线性屈曲特征值有限元方法分析了强激光辐照作用下圆柱壳的稳定性能,分析表明激光辐照导致壳体局部温度上升并由此带来材料参数的改变,是因为激光辐照在壳体中引起了热应力与热应变,使轴压圆柱壳的屈曲承载力明显降低.论文还着重对加筋圆柱壳结构的稳定性进行了研究,数值分析结果表明,加筋能有效提高圆柱壳结构的抗压承载力,激光辐照作用下,加筋对轴压作用下圆柱壳的屈曲承载力的提高作用更为明显.     

复合材料薄壁圆柱壳内共振的受迫响应

采用多尺度法分析复合材料悬臂圆柱壳考虑内共振的受迫振动。建立考虑动态弹性模量、阻尼、几何非线性时系统的振动方程;利用Galerkin方法将时间扣空间变量进行分离,然后应用多尺度法推导出内共振条件下系统的频率．振幅方程;通过算例获得了系统参数变化导致复杂非线性振动响应变化的规律。理论分析发现：由于所采用的两个轴向模态相距较近,引起了能量在两个模态之间相互传递,系统存在1：1内共振现象;相比较而言,激振力大小对系统内共振下的复杂振动响应影响比较大,而阻尼的变化对其影响则很小。     

受轴向冲击圆柱壳的塑性动力屈曲研究

令屈曲模态同时包含轴向坐标x和环向坐标 ,通过最优模态的分析 ,直接得到各向同性线性强化刚塑性圆柱壳受轴向冲击时发生轴对称屈曲或非轴对称屈曲时的临界速度 ,在此基础上讨论了临界速度与径厚比的关系。     

圆柱壳在外压和轴向冲击联合作用下的稳定性实验研究

本文利用AMT铝合金三种不同厚度的圆柱壳,在常外压和不同轴向冲击载荷作用下的柱壳塑性动力屈曲问题。实验发现除了通常文献中提到的临界速度Vc1外,还有一个使柱壳发生较大变形而破坏时所对应的一个临界遵度Vc2。文章重点研究Vc2与轴向变形。柱壳厚度等之间关系以及柱壳屈曲形式。     

任意边界条件下环肋圆柱壳振动特性的建模与求解

边界条件对环肋圆柱壳的振动特性有重要影响.基于能量法,把环肋看作离散模型,构建了任意边界条件下加环肋圆柱壳的动力学模型.采用一种改进的傅里叶级数作为位移容许函数,通过瑞利里兹程序求解结构的拉格朗日方程,得到环肋圆柱壳的振动模态和频响特性.通过与实验和有限元(FEM)方法的计算结果进行对比,验证了论文方法的准确性,在此基础上分析了环肋偏心方式、截面尺寸、位置分布和边界弹簧刚度等参数对环肋圆柱壳振动特性的影响.     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

中面内边界条件对圆柱曲板弹性屈曲的影响

本文利用统一的三角级数,通过待定系数向量将矩形圆柱曲板的屈曲形态离散化,每个边界引入三个弹性边界约束参数,利用位能原理和反迭代法,确定均匀轴压、侧压、剪切及组合加载时曲板的分支屈曲临界载荷和屈曲形态,研究了在一些典型边界条件下曲率参数的影响,以及弹性边界条件时边界弹性参数的影响。     

正交异性圆柱壳受局部外压时的稳定

本文讨论了正交异性圆柱壳,两端简支,(A)部分长度在四周受均匀外压(图2),(B)沿部分圆周承受对称扇形均匀外压(图4)时的稳定性。先设定失稳时满足边界条件的位移函数,把它们代入稳定微分方程,为了使位移为任意值,建立了求特征值的行列式,行列式的最小值即临界压力。行列式的元素可由材料常数和载荷的富氏级数系数来确定。从而使临界力的计算标准化、简单化。     

金属圆柱壳受大质量低速冲击的屈曲变形

对钢质和铜质金属圆柱壳的轴向冲击动力响应进行了实验研究,记录了两种不同材料圆柱壳在大质量低速冲击下的冲击力时程曲线,得到其屈曲模态。采用高速摄像及模拟技术给出了钢质圆柱壳渐进屈曲的全过程,为理解钢质圆柱壳的屈曲机理提供了直观的结果。黄铜质圆柱壳在大质量低速冲击下, 出现整个壳面滿布屈曲波纹的塑性动力屈曲现象,说明高速冲击不是产生塑性动力屈曲的充要条件。像铜这样具有高密度的韧性材料,在大质量低速冲击下,会在轴向产生持续的压缩塑性流作用而出现塑性动力屈曲现象。     

正交异性圆柱壳受局部外压的临界力

以往计算正交异性圆柱壳的临界力,多从微分方程组出发,编写较长的计算程序,化费很多机时才能得到结果。本文应用Cheng提出的准确四阶控制方程,把问题归化为解无限行列式的特征值。对于全部受外压,周向波数较多的壳导出了一个临界力公式。1.部分长度承受均布外压壳的临界力(图1) 文献[2]建立了正交异性圆柱壳准确的控制方程(本文使用的符号与[2]相同)     

受轴向冲击的圆柱壳塑性动力屈曲实验研究

本文利用铝合金三种不同厚度的圆柱壳,将壳体固定在刚性靶上,受轴向冲击载荷作用,对壳体塑性动力屈曲问题进行了实验研究。发现除了通常文献中提到的开始屈曲的临界速度V_(c1)外,还有一个使壳体发生较大破坏的C_(c2)。文章讨论了速度对屈曲特性的影响,并给出V_(c1)、V_(c2)的近似估算式。