壳装炸药殉爆实验和数值模拟

进行了壳装固黑铝炸药殉爆实验,通过观察残留炸药、壳体和见证板变形,判断被发炸药的爆炸情况,得到了炸药临界殉爆距离。建立了壳装炸药殉爆实验计算模型,采用非线性有限元计算方法,对壳装固黑铝炸药殉爆实验进行了数值模拟。计算中采用预设壳体单元破片方法描述主发炸药壳体破片的形成和破片对被发炸药的撞击起爆,炸药临界殉爆距离的计算结果与实验结果基本一致。主要是主发炸药中部的壳体破片撞击到被发炸药,被发炸药起爆位置也在装药中部。炸药壳体厚度主要影响破片速度和质量、被发炸药的防护性能,从而影响炸药临界殉爆距离。 更多还原     

圆柱壳孔边裂纹应力强度因子的计算和分析

从Reissner壳体理论出发,将“局部-整体分析法”应用于圆柱壳孔边裂纹问题,比较精确地计算了圆柱壳孔边轴向裂纹和环向裂纹的应力强度因子,获得了应力强度因子随壳体几何尺寸、开孔大小及剪切刚度变化的规律。以作者在文[7,8]中的有限元分析结果为基础,推广Petroski-Achenbach方法,建立圆柱壳孔边裂纹问题的权函数,分析计算了圆柱壳孔边裂纹问题,获得了较好的结果,最后给出了便于工程应用的较精确的计算鼓胀系数的近似公式。     

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．     

用广义样条子域法分析具有环形初始几何缺陷的圆柱壳

基于壳体初挠曲理论,对具有环形初始几何缺陷的圆柱壳进行了静力分析。整个缺陷区段视为由若干斜锥段组成。利用广义样条子域法建立了位移模式,该模式具有自由度少,结点设置灵活之特点。计算结果与有限元计算所得结果基本吻合。     

钢筋混凝土圆球壳基于双剪屈服准则无矩理论的极限分析

利用已建立的基于双剪屈服准则的钢筋混凝土壳体的屈服条件,研究了圆球壳屈服时无矩理论下内力状态,导出了壳体各区域的本构关系和塑性屈服条件,并用机动法和静力平衡法计算了圆球壳在竖向均布载下的极限载荷.计算结果与用已有的塑性屈服线理论计算结果相符.     

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.     

金属柱壳膨胀断裂的实验与数值模拟

基于一端起爆的柱壳外爆加载装置,采用多普勒速度测量仪(DPS)及高速分幅相机联合诊断柱壳的膨胀断裂过程。实验获得了壳体表面的速度历史和膨胀变形、裂纹萌生扩展到爆轰产物泄露的动态图像。利用光滑粒子流体动力学方法(SPH)开展了对应的数值模拟,计算结果与实验结果吻合较好。实验与数值模拟结果系统地给出了冲击波入射柱壳角、爆轰波稀疏角、内壁速度压力历史及壳体变形应变、壳体断裂等物理信息。     

一种提高四边形四节点平面壳单元计算精度的新方法

平面壳单元是由平面应力单元和平板弯曲单元叠加组合而成,具有简单的理论表达,但是它在计算曲面壳体结构时误差较大。为了进一步提高平面壳单元的计算精度,本文提出了一种计算平面壳单元刚度矩阵的新方法。通过该方法在高斯积分点建立多个单元局部坐标系,并保证每个局部坐标系都位于单元在高斯点处的切平面上,从而可以有效适应曲面壳体形状,达到进一步提高平面壳单元计算精度的目的。为了在这种新坐标系下计算单元刚度矩阵,给出了求解形函数对局部坐标的导数、局部到自然坐标系积分转换的雅可比、以及局部到整体坐标系的转换矩阵的新型计算方法。通过将这些新坐标系以及新计算方法运用到平面壳单元DKQ24中,可以有效提高平面壳单元尤其是在计算曲面壳体时的精度。计算结果表明,本文方法和平面壳单元相结合,不仅具有平面壳单元简单的理论表达式,还能得到满意的精度。另外,本文方法还可以应用到其他类型的平面壳单元,为提高其他类型平面壳单元的计算精度提供了一种新的途径和思路,具有广阔的应用前景。     

纵横加肋圆柱壳的应力分析

建立了一种纵横加肋圆柱壳有限元分析的正确的力学模型,通过大量数值计算,论证了纵骨尺寸,纵骨间距对壳体应力状态的影响,提出了一种等效各向同性壳的近似解析公式,为开展纵横加肋圆柱壳的结构设计打下了良好的基础。     

Nonaxisymmetric Vibrations of Discretely Reinforced Inhomogeneous Multilayer Cylindrical Shells under Nonstationary Loads

The equations of nonaxisymmetric vibrations of discretely reinforced multilayer cylindrical shells are analyzed. A refined Timoshenko model of shells and beams is used to analyze elements of an elastic structure. The vibration equations for an inhomogeneous elastic system are derived using the Reissner variational principle. The numerical solver of the dynamic equations is based on the integro-interpolation method used to construct finite-difference schemes for equations with discontinuous coefficients. The dynamic behavior of a five-layer cylindrical shell under distributed nonstationary loading is analyzed     

A new kind of mixed elements for shells of revolution subjected to arbitrary loads

In this paper a generalized variational principle with two-field variables is derived from the Reissner principle of elasticity in the curvilinear coordinates of a revolution shell, based on which, a new kind of mixed elements with independent transverse rotations is formulated for revolution shells subjected to harmonic external loads. The resultant-stress interpolations are carefully selected so that the shear part of the element stiffness contains the Kirchhoff hypothesis for thin shells and element stiffness matrices have correct ranks. The elements are free from shear locking and spurious kinematic modes. Numerical examples show that the new elements have good generality and high accuracy for thin and moderately-thick revolution shells.     

Stability of Cylindrical Shells with High Ribs

The paper presents a technique for stability analysis of cylindrical shells reinforced with longitudinal elements in the form of a plate or a flanged plate. The effect of the widths of the plate and flange on the critical stress and buckling modes is analyzed     

薄壳问题的一种数值解法

本文直接从三维弹性力学微分方程出发,依据三维的Kelvin解,应用最小二乘法建立了三维虚边界元法解薄壳问题的一般方法。本方法的显著优点是：不论求解何种壳体问题,思想是不变的,均以三维的Kelvin解来建立方程,而勿需对不同几何形状的壳本采用不同的基本解。文中给出了数值算例,以作为本方法的应用。本文方法与边界元直接法相比,优点在于无需处理奇异积分,且系数阵是对称的;再者,本文方法思想简单,程序实现容易。     

Dynamics of reinforced compound shells under nonstationary loads

The nonstationary behavior of reinforced compound structures is analyzed within the framework of the geometrically nonlinear Timoshenko theory of shells and rods. The numerical method used to solve the problem is based on the finite-difference approximation of the original differential equations. The dynamic behavior of a reinforced compound structure under nonstationary loading is demonstrated by way of a numerical example. The numerical results are compared with experimental data __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 42, No. 4, pp. 100–107, April 2006.     

CONSTRUCTION OF WAVELET-BASED ELEMENTS FOR STATIC AND STABILITY ANALYSIS OF ELASTIC PROBLEMS

Two kinds of wavelet-based elements have been constructed to analyze the stability of plates and shells and the static displacement of 3D elastic problems.The scaling functions of B-spline wavelet on the interval(BSWI) are employed as interpolating functions to construct plate and shell elements for stability analysis and 3D elastic elements for static mechanics analysis.The main advantages of BSWI scaling functions are the accuracy of B-spline functions approximation and various wavelet-based elements for ...     

应用平板壳单元DKQl6分析板壳结构的几何非线性

应用新近开发的四边形十六自由度离Kirchhoff平板壳单元DKQl6，分析了板壳结构的几何非线性问题，采用Total Lagrange格式，在小应交、中等转动的假定下，建立了该单元几何刚度阵和大位移矩阵．非线性方程采用位移引导或弧长引导的牛顿-拉夫森增量迭代法求解．讨论了网格和加载步效对收敛性的影响，通过对典型算例的计算以及与其它单元的比较，说明了DKQl6单元在板壳结构几何非线性分析中也有良好的精度．     

Reduced-Stiffness Method in the Theory of Shells

The fundamentals of the reduced-stiffness method, which is used in buckling analysis of reinforced and perfect and imperfect nonreinforced shells, are set out. The method is validated analytically and experimentally. The lower bound determined by this method is very close to the experimental lower bound. Some aspects of the current state and prospects for development and generalization of the method are discussed     

广义协调元在薄壳自由振动分析中的应用

本文采用２０个自由度的矩形平板型壳单元分析薄筒壳自由振动问题。在文献（１）的基础上，将广义协调元的应用范围扩大到了壳体分析中，目的是找出简单实用的方法分析板壳这类具有特殊性质的结构。该单元由平面应力单元和平板弯曲单元经简单叠加而成，是一种性能良好的单元。沿用常规作法非常便利，程序容易实现。经算例验证，该单元自由度少，精度较好，实用方便，适合于工程应用。     

Nonlinear two-dimensional static problems for thin shells with reinforced curvilinear holes

Results on stress concentration in thin shells with curvilinear holes subject to plastic deformation and finite deflections are reviewed. The holes (circular, elliptical) are reinforced with thin-walled elements (rings, rods) of different stiffness. A numerical method of solving doubly nonlinear problems of statics for shells of complex geometry is outlined. The stress distribution near curvilinear holes in spherical, cylindrical, and conical shells under statical loading is studied. The numerical results are analyzed