含轴对称初始缺陷的具有正交各向异性表层的夹层圆柱壳的非线性屈曲

夹层圆柱壳具有很高的结构效能。在许多工程结构中被广泛采用。本文研究分析了含有轴对称初始缺陷的夹层圆柱壳在轴压下的非线性屈曲问题。该夹层壳具有正交各向异性表层和各向同性可承剪的夹心．利用Stein的前屈曲一致理论得出了前屈曲挠度随轴向载荷及缺陷参数的变化情况，运用Galerkin法导出了屈曲控制方程，并进行了数值计算，得到了屈曲载荷、缺陷幅值、缺陷波数、夹心模量等参量之间的关系．结果表明与壳体实际屈曲模态相同的初始缺陷具有很大的危害性，可以通过增加壳体表层的轴向弹性模量或优化夹心的有关参数等途径来提高屈曲载荷，改善壳体屈曲性能。     

中厚夹层圆柱扁壳的屈曲分析

基于一阶剪切变形中厚圆柱壳理论,考虑夹心层的面内刚度,根据中厚夹层圆柱扁壳的几何方程、本构关系、平衡方程,建立了中厚夹层圆柱扁壳小挠度屈曲的微分方程;应用广义傅里叶级数解法,得到了四边简支条件下中厚夹层圆柱扁壳屈曲的临界荷载表达式。该表达式可以退化为硬夹心夹层板的表达式,表明本文推导过程的正确性。本文还讨论了夹心层的弹性模量和泊松比以及中厚夹心圆柱扁壳的长宽比和厚度对扁壳屈曲荷载的影响。结果表明:临界荷载与夹心层的弹性模量和泊松比成正比,与扁壳的长宽比和厚度成反比。     

复合材料夹层扁壳的有限挠度方程和线性稳定问题

本文对表板采用Kirchhoff假设,考虑夹心沿厚度方向的剪切变形,用最小势能原理导了复合材料夹层扁壳的有限挠度方程和边界条件。作为一个特例,求解了矩形夹层圆柱壳在轴压(或侧压)作用下的线性稳定问题。     

复合材料面层夹层扁壳非线性精化理论及应用

考虑面层横向剪切变形以及横向剪应力在面层和芯层粘结处连续,应用Hamilton原理建立了正交铺设复合材料面层夹层扁壳新的非线性精化理论。在静力问题情形,控制方程和边界条件化简为用四个基本未知函数表述。作为理论的应用,分析了简支边界条件下正交铺设复合材料面层夹层圆柱壳和夹层球壳的非线性弯曲,得到了其挠度响应和层间应力响应。     

均布压力下正交异性圆锥扁壳的后屈曲分析

基于Ｋａｒｍａｎ型大挠度方程,用修正迭代法分析了均布压力下夹支正交异性圆锥扁壳的几何非线性的后屈曲行为,给出二阶近似的荷载挠度特征关系式及临界荷载,给出了三种正交异性参数对应数值结果,分析了正交异性参数对壳体变形和屈曲荷载的影响。     

夹层扁球壳的非线性稳定性

基于Reissner假设和变分原理,给出夹层扁球壳在均布压力作用下的大挠度方程,采用修正迭代法求得了夹层扁球壳非线性稳定问题的解析解,得到两类边界条件下临界屈曲载荷的表达式,讨论了几何参数和物理参数对临界屈曲载荷的影响     

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     

加权残值法分析轴压圆柱薄壳后屈曲问题

本文首次应用了样条配点法分析了受到轴向压力的圆柱形薄壳的后屈问题,壳体的方程是L.H.Donnell的非线性正交异性圆柱形壳体方程,壳体的挠度试函数及应力函数试函数都是于轴向用了五次B样条函数基函数,周向用余弦函数。计算模型是周向为半个波长的壳块,可适应后屈曲实验变形跳跃现象。非线性代数方程组用了Newton—Rophson迭代法求解。由此所得的理论上的后屈曲曲线与国外近代实验相符。     

三维编织复合材料圆柱壳在外压作用下的屈曲分析

提出一种三维四向编织复合材料圆柱壳的细观力学模型,宏观上基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kármán型方程,采用奇异摄动法求解在固支边界条件下三维四向编织复合材料圆柱壳在外压作用下的屈曲和后屈曲.分析中同时考虑非线性前屈曲、大挠度和初始几何缺陷的影响.讨论了纤维体积含量、壳体几何参数等因素对圆柱壳屈曲行为的影响.     

功能梯度材料扁锥壳的热弹性大变形分析

研究了功能梯度材料扁薄锥壳在横向非均匀升温场中的几何非线性大变形问题.基于von Kármán几何非线性理论推导出了以中面位移为基本未知量的功能梯度扁薄锥壳在横向非均匀热载荷作用下的轴对称大挠度控制方程.采用打靶法数值求解所得非线性常微分方程边值问题,得到了锥壳的大挠度弯曲变形数值解.给出了锥壳的变形与其形状参数、载荷和材料参数等变化的特征关系曲线,分析和讨论了温度参数和材料梯度变化参数对变形的影响.     

Application of color structured light pattern to measurement of large out-of-plane deformation

Measurement of out-of-plane deformation is significant to understanding of the deflection mechanisms of the plate and tube structures.In this study,a new surface contouring technique with color structured light is applied to measure the out-of-plane deformation of structures with one-shot projection.Through color fringe recognizing,decoding and triangulation processing for the captured images corresponding to each deformation state,the feasibility of the method is testified by the measurement of elastic deflections of a flexible square plate,showing good agreement with those from the calibrated displacement driver.The plastic deformation of two alloy aluminum rectangular tubes is measured to show the technique application to surface topographic evaluation of the buckling structures with large displacements.     

简支梁大挠度弹性后屈曲载荷与变形的优化算法

针对简支梁结构大挠度后屈曲载荷与变形的计算问题,本文提出了一种直接求解其后屈曲载荷和变形的优化算法。在简支梁处于大挠度屈曲平衡状态下,将梁结构划分为有限子段,以待求后屈曲载荷为设计变量,根据起点的边界条件和每个子段满足的弯矩变形公式,累积计算出其他各个节点的坐标,以得到的终点坐标满足的边界条件构建目标函数模型。在此基础上,通过MATLAB编制优化程序分析了两个典型算例,并将理论结果与相关软件的计算结果进行对比,从而证明了本文算法的正确性。本文算法求解过程简单、快速,具有一定的实用性,为变截面结构大挠度弹性屈曲稳定性问题的研究提供了参考。     

直角刚架在撞击作用下的塑性大挠度响应

本文研究了悬臂直角刚架在其自由端受到自身平面内的横向撞击时的塑性动力响应在本文报告的实验中,利用空气炮射出的子弹加载使软钢材料制成的直角刚架产生大挠度塑性变形;同时,依据理想刚塑性材料模型,给出了一个大挠度瞬时模态解。理论分析得到的挠度-载荷曲线与实验结果符合得很好。     

饱和多孔弹性Timoshenko梁的大挠度分析

基于微观不可压饱和多孔介质理论和弹性梁的大挠度变形假设,考虑梁剪切变形效应,在梁轴线不可伸长和孔隙流体仅沿轴向扩散的限定下,建立了饱和多孔弹性Timoshenko梁大挠度弯曲变形的非线性数学模型.在此基础上,利用Galerkin截断法,研究了两端可渗透简支饱和多孔Timoshenko梁在突加均布横向载荷作用下的拟静态弯曲,给出了饱和多孔 Timoshenko梁弯曲变形时固相挠度、弯矩和孔隙流体压力等效力偶等随时间的响应.比较了饱和多孔Timoshenko梁非线性大挠度和线性小挠度理论以及饱和多孔 Euler-Bernoulli梁非线性大挠度理论的结果,揭示了他们间的差异,指出当无量纲载荷参数q＞l0时,应采用饱和多孔Timoshenko梁或Euler-Bernoulli梁的大挠度数学模型进行分析,特别的,当梁长细比λ＜30时,应采用饱和多孔Timoshenko梁大挠度数学模型进行分析.     

简支饱和多孔弹性梁的非线性弯曲

基于饱和多孔介质理论和弹性梁的大挠度弯曲假设,在多孔弹性梁轴线不可伸长,孔隙流体仅沿轴向方向扩散的限制下,建立了微观不可压饱和多孔弹性梁大挠度拟静态响应的一维非线性数学模型.在此基础上,利用Galerkin截断法,分析了两端可渗透的简支多孔弹性梁在突加横向均布载荷作用下的非线性弯曲,给出了梁弯曲时挠度、弯矩以及孔隙流体压力等效力偶随时间的响应曲线.数值结果表明:当载荷较小时,大挠度非线性与小挠度线性理论的结果相差很小,而当载荷较大时,非线性大挠度理论的结果小于相应线性小挠度理论的结果,并且这种差异随着载荷的增大而增大.同时,在载荷突加于梁上时,多孔弹性梁骨架起初不变形,孔隙流体压力等效力偶由零突增为非零,其值与外载荷保持平衡.随着时间的增加,梁的挠度增加,等效力偶逐渐减小为零,最终多孔梁骨架承担全部的外载荷.     

AN APPROXIMATION METHOD FOR THE LARGE DEFLECTION OF CANTILEVER BEAMS

研究了悬臂梁自由端受集中力作用时的大挠度变形问题,对大挠度的界定方法做出了一些讨论,并从计算数据分析和理论推导两方面归纳出一种不通过复杂计算就能对大挠度变形进行定量估计的方法. 分析表明,由挠曲线近似微分方程得出的自由端挠度值与梁长度之比值的平方,可以近似表示小挠度法计算挠度值偏离精确挠度值的误差,并由此得出大挠度变形的估计值. 该方法避免了复杂的微分方程求解和数值计算,有一定的工程实际意义.     

Non-symmetrical large deformation of a shallow thin conical shell

I.IntroductionItisimportanttoresearchnon-symmetricalquestionsofshallowcollicalshellsintheoryoronapplication.Asonekindofpressurevessel'sparts,shallowconicalshellsareverycommonlyusedillellgineerillgpractice,becausethedifficultyofmanul\lctul.illgthemis'small.AlthotlghwelookupmanyChineseandtbreignperiodicalswhicharctlblctobefound,wehavenotyeth'ulldarticlesanddocumentsfornon-symmetricalandnolllinearquestionsofshitllowconictllshells.Oval'rccelltyears,ProlbssorWangXinzhiandhiscolleagueshavedonealot…     

Analysis of laminated glass beams for photovoltaic applications

Laminated glass beams and plates are widely used in glazing and photovoltaic applications. One feature of these structures is a relatively thin and compliant polymeric layer for embedding solar cells. Proper design of photovoltaic glass modules requires an analysis of transverse shear strain distribution in polymeric encapsulant. In this paper a three layered beam with glass skins and a polymeric core is applied as a model structure to evaluate the mechanical properties. Robust relationships between the maximum deflection, the transverse shear strain of the core layer and the applied force in a three-point-bending test of laminated glass beam samples are derived. The first order shear deformation beam theory and a layer-wise type beam theory are applied. An expression for the transverse shear stiffness of the laminated glass beam is presented. The results for the maximum deflection are compared with the results discussed in the literature. Furthermore, a three-dimensional finite element analysis is performed to verify the applied beam theories. Three-point-bending tests for laminated glass beams with core layers from different polymeric materials are performed. The experimental data for the maximum deflection are compared with the derived expressions.     

盒形结构在碰撞下的能量吸收能力

用盒形结构保护产品是最常见的包装方式之一。本文对盒形结构在碰撞载何作用下的大挠度变形模式和能量吸收能力进行了实验研究;在同时考虑弯曲和膜力消耗塑性功的基础上,用能量平衡法给出了一个近似理论分析。理论与实验结果基本一致,可望用于盒形结构的耐撞性设计。     

冲击波和高速破片联合作用下夹芯复合舱壁结构的毁伤特性

为探讨导弹战斗部近炸下舰船夹芯复合舱壁结构设计方法,采用TNT和预制破片近炸实验研究了典型夹芯复合舱壁结构在冲击波与高速破片联合作用下的破坏效应,分析了冲击波和破片联合毁伤载荷,指出了钢质面板和抗弹层的破坏模式,阐述了夹芯复合舱壁结构的防护机理。结果表明:预制破片装药近炸下,破片能远大于冲击波能,是防护结构的主要设计载荷;前面板主要是抵御冲击波,其变形破坏整体为挠曲大变形,局部为集团破片冲塞破口、破片穿孔和撞击凹坑;背板以挠曲大变形吸能为主;陶瓷材料碎裂严重,部分陶瓷碎片反向飞溅撞击前面板;纤维增强复合材料发生了纤维断裂、基体开裂、整体弯曲大变形及分层等破坏,抗弹层应避免产生穿透性破坏。