旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元肖及在波纹管计算中的应用（Ⅰ）

为切实有效地计算波纹管，建立了旋转壳在子午面内整体弯曲几何非线性问题的摄动有限元法。以结构环向应变的均方根为摄动小参数，将有限元节点位移列式和节点力列式直接展开。通过摄动小参数将非线性有限元的载荷分级和迭代过程有机地统一起来，即载荷的分级是有约束的，每一级载荷增量和所对应的位移增量之间的关系是已知的，每一级的计算一步到位。为叙述方便并具实用性，将旋转壳用截锥壳单元进行离散。位移分量和载荷分量沿环向按Fourier级数展开，沿子午线用多项式插值，端面弯矩和横向力化成载荷分量离散到节点上。采用Sanders中小转角非线性几何方程和各向同性广义Hooke定律，对多层材料叠合而成的旋转壳按各层薄膜应变、弯曲应变、扭转应变相等的原则进行处理，该方法能方便有效地计算单层和多层波纹管整体纯弯曲、横向弯曲的几何非线性问题。并为有限元处理非线性问题提供了一条新途径。     

旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元法及在波纹管计算中的应用(Ⅱ)

利用(Ⅰ)提出的旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元法分析了波纹管在纯弯矩、横向力作用下的刚度和应力分布。首先,将其中的一阶摄动解(线性解)和作者曾经提出的中细环壳一般解、初参数积分解进行了比较,以及与他人的实验、有限元分析进行了比较,表明本法具有良好的精度和可靠性,且如(Ⅰ)所指出的那样,波纹管子午线曲率的突变不妨碍一般直线单元的应用。然后,讨论了波纹管的非线性特征,结果显示,波纹管的非线性效应主要来自其环板,而且环板愈宽非线性效应愈大,例如,C型波纹管相当于环板宽度为零的U型波纹管,因而其非线性效应几乎可以忽略不计。此外,在纯弯矩作用下,依线性解波纹管各个波的应力分布是相同的,而依非线解各个波的应力分布是不相同的,但对于常见的波纹管,在工程精度内线性解是有效的。     

中细柔性圆环壳整体弯曲的一般解及在波纹管计算中的应用(Ⅰ)——基本方程和一般解

讨论了圆环壳在横向载荷作用下的整体弯曲问题,提出了中细柔性圆环壳的概念、基本方程和一般解。本文称粗细比(子午线曲率半径与子午线曲率中心到回转轴的距离之比)小于1/3的圆环壳为中细圆环壳;方程的推导基于E.L.Axelrad的柔性壳理论;所得的解含有处理边界问题所必须的积分常数并且在全域内处处收敛;本解能方便地用于有关波纹管的计算。全文共分4个部分:(Ⅰ)基本方程和一般解;(Ⅱ)Ω型波纹管的计算;(Ⅲ)C型波纹管的计算;(Ⅳ)U型波纹管的计算。     

中细柔性圆环壳整体弯曲的一般解及在波纹管计算中的应用（I）—基本方程和一般解

讨论了圆环壳在横向载荷作用下的整体弯曲问题，提出了中细柔性圆环壳的概念、基本方程和一般解。本文称粗细比（子午线曲率半径与子午线曲率中心到回转轴的距离之比）小于1／3的圆环壳为中细圆环壳；方程的推导基于E.L.Axelrad的柔性壳理论；所得的解含有处理边界问题所必须的积分常数并且在全域内处处收敛；本解能方便地用于有关波纹管的计算。全文共分4个部分：（I）基本方程和一般妥；（Ⅱ）Ω型波纹管的计算；（Ⅲ）C型波纹管的计算；（Ⅳ）U型波纹管的计算。     

中细柔性圆环壳整体弯曲的一般解及在波纹管计算中的应用(Ⅱ)——Ω型波纹管的计算

(Ⅱ)是(Ⅰ)的具体应用。计算了Ω型波纹管的角向刚度、横向刚度和应力分布,并将所得结果与有关的细环壳理论及实验进行了比较。结果表明,单独用(Ⅰ)的非齐次解能够计算Ω型波纹管的纯弯曲,而且比细环壳理论更接近实际;但在横向位移作用下,(Ⅰ)的非齐次解只能部分地满足边界条件,此时应同时考虑齐次解的作用,即完整的一般解(Ⅰ)才能满足所有的要求.     

柔性圆环壳在子午面内整体弯曲的复变量方程及细环壳的一般解

在З.Л.Аксельрад(E.L.Axelrad)非轴对称载荷下柔性旋转壳线性方程的基础上,导出了圆环壳在子午面内整体弯曲的复变量方程和相应的细环壳方程.该方程可与钱伟长给出了一般解的В.В.Новожилов(V.V.Novozhilov)轴对称环壳方程相类比.通过类比,给出了细环壳在子午面内整体弯曲的一般解.所给出的解可以用来计算波纹管整弯曲的应力和端面位移.     

中细柔性圆环壳整体弯曲的一般解及在波纹管计算中的应用(Ⅳ)——U型波纹管的计算

(Ⅳ)是(Ⅰ)的具体应用,讨论了U型波纹管的角向刚度和相应的应力分布.将波纹管的凸面、凹面和环板分开处理,分别应用一般解(Ⅰ)和由其退化而成的环板一般解,使连接点满足表面应力和子午转角连续性条件.所得结果与细环壳解、美国膨胀节制造商协会标准(EJMA)、实验及有限元法进行了分析比较.     

中细柔性圆环壳整体弯曲的一般解及在波纹管计算中的应用(Ⅲ)——C型波纹管的计算

(Ⅲ)是(Ⅰ)的具体应用.计算了C型波纹管的角向刚度、横向刚度和相应的应力分布.将波纹管的凸面和凹面分开处理,分别应用一般解(Ⅰ),使连接点满足内力和变形连续性条件.所得结果与相应的数值积分解、其它理论解及实验进行了比较.结果表明,中细柔性圆环壳的方程和一般解(Ⅰ)准确可信.     

奇异摄动法应用于扁球壳的非线性稳定问题(Ⅱ)

本文对边缘固定夹紧在均布载荷作用下弹性圆底扁薄球壳的非线性稳定性问题进行了研究.利用奇异摄动法求出几何参数k较大时的一致有效的渐近解,并导得决定中心挠度和临界载荷的解析公式,作出了稳定性曲线.这篇文章是作者文章[11]的继续.     

圆底扁球壳非线性稳定问题的自由参数摄动法解

用自由参数摄动法求解了圆底扁球壳在均布载荷作用下的非线性稳定问题．作为一种改进的正则摄动方法,使研究者可以不确定摄动参数具体意义而直接求得问题的全部特征方程．通过算例研究了扁球壳在失稳过程中变形和应力的变化特点,并与其他研究者的结果进行了比较．     

多夹层板壳的非线性理论及应用（Ⅲ）：扁壳的弯曲和稳定

本文根据文[1]获得的多夹层扁壳非线性基本方程，求解了各种载荷及边界条件下矩形底面多夹层扁壳的非线性弯曲问题，多夹层板、扁柱亮在轴向压力作用下的稳定问题，以及一般形状的扁壳在边界作用力下的变形．     

多夹层板壳的非线性理论及应用(Ⅰ)──基本理论

本文建立了多夹层壳体小应变状态下的中转动二阶大挠度的理论,接着进行适当的简化,获得了中转动、中小转动的一阶大挠度的理论.     

在边缘线布载荷作用下开顶扁球壳的非线性稳定问题的奇摄动解

本文利用奇异摄动方法计算了在内边缘线布载荷作用下无刚性中心的开顶扁球壳的非线性稳定问题,得到了几何参数k值较大时本问题的一致有效的渐近解.     

考虑几何非线性的杆系结构弯曲变形样条有限点法

研究了杆系结构考虑几何非线性的大挠度弯曲变形问题,推算并验证了一种考虑几何非线性的杆系结构弯曲变形计算新方法.以三次B样条函数为基函数,采用广义参数法,构造出梁的样条基函数,通过最小势能原理,建立了杆系结构考虑几何非线性的刚度方程,对处于弹性范围内的杆系结构的大变形弯曲问题进行了计算,提出了考虑几何非线性时杆系结构弯曲变形计算的样条有限点法.结果表明:方法不用进行单元坐标变换、划分等分数少、收敛速度快且计算精度较高,是一种较传统有限元法更简单且可行的方法.     

双参数弹性地基上圆底扁球壳的非线性弯曲

本文从Krmn型非线性基本微分方程出发,提出了将修正迭代法和伽辽金法联合应用,分析了Pasternak弹性地基上周边固定凹圆底扁球壳在均匀压力作用下的非线性弯曲问题,给出了荷载与挠度间的数学表达式,其所得结果与已有文献结果吻合较好,且简明、计算量小.     

轴对称圆板(含叠层板)的三维非线性分析

本文提出了轴对称固支圆板(含叠层板)受均布横向载荷作用下的三维非线性摄动解答.文中所考虑的是一种中等大挠度的几何非线性,并采用一种发展的摄动方法对复杂的三维非线性平衡微分方程进行求解.该方法的基本思想是以二维解答为基础,对板的厚度参数进行摄动而求得相应的三维解答.文中给出了一般板及叠层板的三维非线性理论结果及数值结果,并图示出了各个应力的分布情况.而且,该三维非线性结果能退化为完全一致的相应的二维板理论非线性结果.结果表明,该方法对板的三维非线性分析是一种行之有效的方法.     

圆柱型正交各向异性圆形薄板的非线性非对称弯曲问题(Ⅰ)

本文利用“两变量法”[1]研究了圆柱型正交各向异性圆形薄板在非均布横向载荷作用下的非线性非对称弯曲问题,并得到在周边为可移夹支条件下的本问题的一致有效渐近解。     

一类非线性离散系统的指数二分性及其在数值分析和计算中的应用

本文中我们考虑一类二阶非线性常微分方程的边值问题的迎风差分格式.我们运用奇异摄动方法构造了该迎风差分方程解的渐近近似,并利用指数二分性理论证明了有一个低阶方程其解是该迎风方程式的在边界外的一个良好近似.我们还构造了校正项,使校正项与低阶方程的解之和是一个渐近近似.最后一些数值例子用于显示本文方法的应用.     

U型波纹壳轴对称大挠度非线性变形问题(Ⅰ)——计及圆环壳的非线性变形、压缩角

本文是文献[1、2]工作的继续,在以下方面作了发展:考虑了内、外圆环壳中面法线的中小转动变形(转角的平方与应变是同阶小量);计及了压缩角.计算结果与实验符合良好.本文方法对波纹壳的设计计算有实用价值,有关压缩角对特征关系影响的讨论有助于工程设计.     

修正多重尺度法在圆薄板大挠度弯曲问题中的应用及其渐近性研究(Ⅰ)

本文应用修正多重尺度法研究圆板在铰链和简单支承条件下的大挠度弯曲。作出其级数解,分析其边界层效应和证明其渐近性。