爆炸作用下薄壁柱壳结构动力响应实验研究

为获得薄壁圆柱壳结构在可燃气体爆炸作用下的动力响应特性,该文进行了乙炔/空气混合气体爆炸冲击波对缩比薄壁柱壳模型的冲击实验,测得模型壁面的超压荷载、动态应变和振动加速度时程曲线。通过对时程曲线的变化特征分析,研究了爆炸荷载作用下薄壁柱壳结构的响应特性及其破坏机理。实验结果表明,在爆炸荷载作用下,正反射迎爆区域壁面超压和应变峰值始终最高;柱壳模型抵抗变形破坏的能力与其径高比D/H有关,径高比接近1的模型抵抗变形破坏的能力较强;柱壳模型内部液体能够吸收和耗散爆炸冲击能量。     

层合结构Hamiltonian元弱形式的辛方法

文章基于力学平衡方程,在柱坐标系下,导出正交各向异性层合柱壳混合方程和边界条件算子的弱形式,继而给出层合结构的Hamilton正则方程,建立半离散半解析的Hamiltonian元的微分方程,用弱形式给出的微分方程和边界条件对函数的连续性要求降低了,用于解决实际的工程问题常常比原始的微分方程更逼近真正解;针对其Hamiltonian元的矩阵结构,构建分析计算Hamiltonian元弱形式的辛方法,Hamilton结构在辛约化过程中得到充分保证,文中提出的辛方法简易可行,具有较强的有效性和稳定性。     

环肋锥-柱结合壳在静水外压作用下的弹性稳定性

本文提出了分析环肋锥－柱结合壳在静水外压作用下弹性稳定性的一个有效方法。该方法的基本思想是：（１）联合运用半弯矩理论和结合边附近边界效应理论；（２）利用以切向位移作为基本未知数的最小势能原理。所得到的临界压力表达式和熟知的圆柱壳 Ｍｉｓｅｓ公式相似。式中的特征值αＲ／Ｌ取代了Ｍｉｓｅｓ公式中的πＲ／Ｌ，α是一个与结合壳的几何参数有关的系数。因此，由这两个公式的类比引出了“相当柱壳”概念。 对于凹式锥－柱结合壳，从本文的基本方程式出发，用渐近分析的方法又一次导出了其几何构造上的一个不利形式。当这个不利形式被满足时，壳皮膜力抵抗失稳的能力将大大降低。凹式结合壳的这种不利形式早在我们的工作［２］中已经发现，这里又一次得到证明。     

SRC柱-RC梁混合节点非线性有限元分析

在SRC柱-RC梁混合节点试验的基础上,采用通用有限元分析软件Ansys,建立考虑材料非线性的有限元分析模型.在单调加载作用下,对6个SRC柱-RC梁混合节点进行非线性数值模拟.改变梁纵筋配筋率和节点核心区配箍率,通过对荷载-位移曲线的分析,并与试验结果的对比,研究强节点系数对SRC柱-RC梁混合节点的破坏形式、承载力、延性等影响.结果表明,有限元模拟得到的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好,从而验证采用有限元数值模拟开展SRC柱-RC梁混合节点研究的可行性.     

工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析

为了使盖板可以应用于工字形柱弱轴连接,提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式.首先,对盖板节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟和试验对比验证;然后,对新型弱轴盖板连接边框节点进行低周反复荷载作用下的一系列有限元变参数分析,研究各种因素的变化对该类节点滞回性能的影响.研究结果表明:新型弱轴盖板连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力可达0.03 rad,塑性铰出现在盖板末端的梁截面上,节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念.建议新型弱轴连接节点选用矩形盖板,盖板最大长度取0.5倍梁截面高度,盖板厚度取0.5倍梁翼缘厚度,且设计中宜控制钢柱的轴压比不超过0.6.     

不同板中配筋形式下板柱结构的连续倒塌性能

在爆炸、冲击等偶然荷载作用下,钢筋混凝土(RC)板柱结构中承重柱失效可能导致结构发生局部或整体连续倒塌破坏.为了研究板中配筋形式对RC板柱结构抗连续倒塌性能的影响,制作了2个1/3比例的板柱子结构模型,通过单调静力加载试验研究了角柱缺失条件下结构的连续倒塌性能.试验研究表明:在混凝土板内配置连续上层钢筋可以有效减小板上裂缝的宽度;与板中采用非连续上层配筋的试件相比,采用连续配筋试件的屈服荷载、第一个峰值荷载和极限承载力分别提高了38.4%、31.8%和7.5%,在动力荷载作用下试件的抗倒塌能力也得到了明显提高;板中拉膜效应对于塑性铰线机制失效后结构的抗倒塌承载力贡献显著.     

任意厚度叠层圆柱壳动力响应的状态变量法

基于三维弹性力学基本方程,通过引入状态空间理论,建立了叠层闭口柱壳在任意荷载作用下的状态方程,并给出在简谐荷载作用下动力响应问题的解析解。此解满足所有边界条件和层间连续条件,适合任意厚跨比。由于状态方程中的诸力学量正好是叠层壳的层间必须协调的应力和位移诸量,因此该文方法便于求解叠层结构。算例表明,利用该文方法可以方便地进行动力响应分析。     

爆炸荷载作用下土埋圆柱壳动力屈曲分析

为研究爆炸动载作用下土中圆柱壳结构的动力稳定特性, 依据爆炸动载作用下土埋圆柱壳的受力特征,建立了考虑土与圆柱壳相互作用的土弹簧-柱壳计算模型,应用非线性有限元方法进行了数值计算。在圆柱壳结构动力屈曲过程数值分析的基础上,运用B-R屈曲准则判定土埋圆柱壳在爆炸动载作用下的屈曲临界荷载,并重点讨论了土层变形性质对圆柱壳屈曲荷载的影响,得到了土中圆柱壳屈曲荷载和土体弹性常数K的定量关系。结果表明,屈曲荷载随土体弹性常数的增大而非线性增大。     

Nest代数上的保反零积线性映射

给出了Ｎｅｓｔ代数ａｌｇＮ上的弱连续的保反零积线性映射的形式。     

夹层扁薄球壳的非线性稳定

以幂函数为试函数，用配点法计算受轴对称分布荷载的夹层扁薄球壳的非线性稳定。夹层壳采用Ｒｅｉｓｓｎｅｒ模型，当球壳退化为圆板，在均布荷载作用下，本法同幂级数法取得了相同的结果。在相同的精度要求下，本法的审函数所取项数仅为幂级数法为１／１３，计量小得多。     

组合实心圆柱体热传导瞬态分析的状态变量法

引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了组合实心圆柱体热传导问题的状态方程,对其进行了热传导瞬态分析.为检验该方法的有效性,针对某一给定的初始温度分布给出了精确解答.算例表明,该算法的求解精度较高,对于分析圆柱体的热传导瞬态过程非常有效.同时,该方法还可进一步推广用于叠层圆柱壳的瞬态热应力分析.     

具脱层复合材料层合圆柱壳的屈曲分析

研究了具有环向贯穿脱层圆柱壳的屈曲问题．首先基于Donnell薄壳理论和初始后屈曲理论的相邻平衡准则,建立了复合材料脱层圆柱壳的屈曲微分方程以及相应的边界条件、位移连续条件和力平衡条件．然后采用分离变量法对方程求解,讨论了脱层大小、深度、位置以及复合材料纤维铺层方向对脱层圆柱壳屈曲载荷的影响．结果表明：脱层长度越大、越靠近壳的外表和壳的轴向中心,结构的屈曲载荷越低;另外,对复合材料脱层壳而言,纤维铺层方向对结构屈曲载荷的影响也较大．     

状态空间法分析厚薄圆柱壳弯曲的多变量场

根据圆柱壳的控制方程及其混合变分原理 ,引入对偶变量即应力与位移作为状态变量 ,导出圆柱壳的状态方程 ,研究其解法。对于轴对称问题 ,应用分离变量法建立指数矩阵 ,将问题分解为两个一维问题。根据开莱 -哈密顿算法或直接展形法来计算指数矩阵 ,再根据应力与位移的边界条件 ,得到问题的定解方程 ,从而求得厚薄圆柱壳的两类场变量的统一解 ,即全部应力与位移量     

复合材料层合结构的热和力学分析

针对复合材料层合结构的热和力学分析提出了一种多层相对自由度壳元。整个分析过程可以在同一套有限元网格下实现。该单元基于三维有限元提出,易于与三维实体单元连接。采用了一种应力后处理方法以准确计算复合材料旋转壳体中的横向应力。两个数值算例说明了程序的可靠性。分析了受热载荷作用的带开孔和补强的复合材料圆柱壳,结果显示当补强层与面板的热膨胀系数相差过大时,孔边会存在较大的层间应力,可能会导致分层破坏。     

复合材料锥柱结合壳的自由振动分析

用改进的传递矩阵法分析了变厚度的复合材料锥柱结合壳的自由振动问题，推广了传递矩阵法，导出了每一个壳元的封闭形式的传递矩阵．对于正交对称铺层的层合薄壳，其一阶微分方程可以采用传递矩阵法表示．     

强厚度叠层闭口悬臂圆柱壳轴对称问题的精确解

抛弃任何有关位移或应力模式的人为假设，在轴对称情况下导出正交异性体的状态方程。给出叠层闭口悬臂圆柱壳轴对称问题的精确解。此解满足所有基本方程，包含了全部弹性常数，可得到任意需要的精度。     

弹性连续介质中有限长环向加肋圆柱壳的振动特性分析

基于Flugge薄壳理论,利用环向加肋圆柱壳中力与壳体中面位移关系,运用波传播理论考虑有限长圆柱壳两端边界条件,得到环向加肋圆柱壳结构的运动控制方程。再基于Navier-Stokes波动理论建立圆柱壳周围无限弹性连续介质的运动方程,在此基础上,通过接触面连续条件与Flugge薄壳理论基本条件,建立基于弹性介质与环向加肋圆柱壳结构耦合作用下的圆柱壳振动控制方程,从而得到弹性介质中环向加肋圆柱壳结构的自振特性参数。通过真空中普通圆柱壳、弹性介质中普通圆柱壳、真空中环向加肋圆柱壳以及弹性介质中环向加肋圆柱壳结构的振动特性分析,同时结合三维有限元仿真分析,验证了本文理论方法的正确性,研究成果可为地下管道等相关结构的抗震设计及无损检测提供理论指导。     

Mindlin层合圆柱壳理论的Hamiltonian结构与辛解析解

通过引进状态变量及其对偶变量。建立Ｍｉｎｄｌｉｎ层合圆柱壳的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程．在辛几何数学框架下，采用共轭辛正交归一关系给出各种复杂边界条件下的精确解．     

双曲壳结构复合材料的热临界屈曲温度分析

以双曲壳结构复合材料为研究对象,利用有限元Block-Lanczos研究分析法对复合材料层合双曲壳结构在温度场下热屈曲行为进行研究,并研究了复合材料层合双曲壳铺层厚度、边界条件、纤维方向等对临界屈曲温度的影响。结果表明:在均匀温度场下复合材料层合双曲壳临界屈曲温度与边界条件、铺层厚度、纤维方向有密切关系并成一定规律分布。通过对复合材料双曲壳结构的热屈曲性能分析,为复合材料结构设计和实际工程应用提供了一种有效的分析及建模方法。     

非线性热传导边值问题的微扰展式方法

本文将微扰展式方法用于研究非线性复合介质的传热情况．由于接触热阻的存在，势在两相界面上不再连续．研究表明，微扰展式方法也适用于研究相界面上势不连续的非线性系统．文中计算了含单个圆柱形杂质的复合介质的温度分布，并讨论了几种特殊情况．