考虑径厚比影响的圆柱壳滞回破坏机制分析

为了明确径厚比对于圆柱壳结构滞回性能的影响，通过低周往复荷载试验和数值模拟，研究了不同径厚比圆柱壳的滞回破坏模式和耗能能力。结果表明，径厚比会影响圆柱壳的最终破坏模式，随着径厚比的增大，破坏模式从底部象足式屈曲转变为褶皱式屈曲破坏。累积等效塑性应变和等效黏滞阻尼系数都随着径厚比的增大逐渐降低，径厚比越大，塑性发展越不充分，结构的耗能能力越弱。圆柱壳的塑性强化阶段随着径厚比的增大逐渐缩短，当径厚比超过250后，结构未经历塑性强化直接进入屈曲发展阶段，径厚比越大，局部屈曲出现越早，导致截面未达到全塑性弯矩即破坏，对于大径厚比圆柱壳结构的全塑性弯矩理论值应进行相应的修正。     

冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

为探讨薄壁结构金属件在冲击载荷作用下的变形模态、受力特征等动态力学响应特性,对3种材料的薄壁圆柱壳体进行了不同速度的落锤冲击实验,获得了相同冲击条件下不同材料圆柱壳体的变形模态、吸能方式和轴向缩短率,以及冲击速度和径厚比对圆柱壳体吸能和轴向缩短率的影响规律. 研究结果表明:薄壁圆柱壳的轴向缩短率随着冲击速度增加而增加,由于应变率效应吸能能力也随着冲击速度增加而增加;薄壁圆柱壳体的轴向缩短率随着径厚比的增加而增加;动态冲击条件下的平均后屈曲载荷远大于准静态条件下的理论载荷,除了与圆筒直径、厚度以及材料特性相关外,还与冲击速度相关;通过非轴对称屈曲折皱变形来抗冲击A6060铝合金适合用于薄壁结构件.      

理想刚塑性圆柱壳在轴向冲击作用下的动态非轴对称屈曲

采用包含轴向坐标ｘ和环向坐标θ的屈曲模态,通过最估模态的分析得到了理想刚塑性圆柱壳在轴向冲击载荷作用下,发生轴对称的及多种非轴对称屈曲模态时的临界速度,并进一步了临界速度与径厚比的关系。     

弹塑性圆柱壳动力屈曲的计算机模拟

本文用大型有限元软件LS—DYNA对弹塑性圆柱壳的动力屈曲进行了计算机模拟,模拟结果表明：冲击速度,径厚比h／r、塑性强化模量等因素对圆柱壳屈曲的生长和发展明显影响,冲击速度和强化模量对屈曲模态的跃迁有重要影响。应力波效应对屈由也是有影响的。     

矩形大开孔圆柱壳轴压作用下的屈曲性能

利用数值方法研究了开有矩形大开孔的薄壁圆柱壳在轴压作用下的屈曲性能.首先通过特征值屈曲分析,得到开孔圆柱壳的一阶屈曲模态,并预测屈曲荷载的上限;其次,通过非线性分析,得到结构的荷载位移全过程响应;然后引入正交试验设计方法,分析了矩形开口的周向角度、高度和轴向位置等几何参数对结构稳定性的影响.分析表明,矩形开孔圆柱壳临界屈曲荷载的上限值远小于无开孔圆柱壳的下限值,影响矩形开孔圆柱壳轴压作用下稳定性的主要因素为壳体的径厚比,临界荷载值随径厚比的增大迅速下降.     

充液圆柱壳轴向冲击屈曲的计算机仿真分析

利用大型通用有限元程序ＬＳ－ＤＹＮＡ,对充满水的金属薄壁圆柱壳轴向冲击屈曲过程进行了计算机仿真分析。分析表明,充液柱壳在大质量锤体低速撞击下,壳内液体承受很高的压力,在此内压与轴向压缩的联合作用下,柱壳发生轴对称屈曲。得到的屈曲模态动画显示以及冲击力和液体内压时程曲线与实验观察相比较,其一致性是令人满意的。     

圆柱壳在轴压冲击载荷下的非对称屈曲分析

研究了轴向时变冲击载荷作用下的圆柱壳非轴对称弹塑性动力屈曲问题,采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌｌ运动方程,本构关系有用增量理论,借助增量数值计算方法求解运动方程。计算表明：初始屈曲发生时,圆柱壳的变形模态呈轴对称性形式,而屈曲发生到一定程度时,圆柱壳就会发生非对称性的变形,而且变形相当明显。     

圆柱壳在轴压冲击载荷下的非对称屈曲分析

研究了轴向时变冲击载荷作用下的圆柱壳非轴对称弹塑性动力屈曲问题．采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌ运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值计算方法求解运动方程．计算表明：初始屈曲发生时,圆柱壳的变形模态呈轴对称性形式,而屈曲发生到一定程度时,圆柱壳就会发生非对称性的变形,而且变形相当明显．     

薄壁圆柱壳轴向动力屈曲的实验研究

探讨圆柱壳的动力屈曲行为，有助于构造具有高吸能率的抗爆结构。采用锤捶实验进行圆柱壳的动力屈曲行为研究中，超薄壁圆柱壳出现了一些特殊屈曲行为，在实验中观察到随着径厚比的增加，折屈边数有相应增加的趋势，存在过渡区。经吸能特性分析，在壁厚相同的条件下．能量吸收量与圆柱壳半径成正比。     

旋转薄壁圆柱壳的高节径振动特性以及篦齿结构的影响

本文利用传递矩阵法研究旋转薄壁圆柱壳的静态固有频率和行波特性,特别是其高节径振动特性以及壳体外壁周向篦齿结构（即密封齿）对固有特性的影响．首先基于Love壳体理论,引入科氏力和离心力,建立考虑旋转态的薄壁圆柱壳的动力学控制方程．然后,介绍了进行圆柱壳固有特性分析的传递矩阵法．对比分析分别由传递矩阵法和解析法得到的、三种边界条件（两端简支、两端固支和一端固支一端自由）下的旋转薄壁圆柱壳的高节径模态特性．最后,利用传递矩阵法对带有篦齿结构的旋转薄壁圆柱壳进行了计算,分析了篦齿结构对其高节径振动固有特性的影响．     

Plastic Buckling of Cylindrical Shells Under Transverse Loading

Thick cylindrical shells under transverse loading exhibit an elephant foot buckling mode, whereas moderately thick cylindrical shells show a diamond buckling mode. There exists some intermediate geometry at which the transition between buckling modes can take place, This behavior is significantly influenced by the radius-to-thickness ratio and the material yield strength, rather than the length-to-radius ratio and the axial force. This paper presents a critical value at which the transition of buckling modes occurs as a function of the radius-to-thickness ratio and the material yield strength. The result shows that the circumferential wave number of the diamond buckling mode increases with decreasing wall thickness. The strain concentration is also intensified for the diamond buckling modes compared with the elephant foot buckling modes.     

轴向冲击圆柱壳动力屈曲与动力失稳的实验及探讨

采用落锤作为加载装置对三种长度的钢质圆管进行了轴向冲击实验,得到了轴对称屈曲模态和整体失稳形式及冲击力时程曲线,讨论了实验中皱折出现在端部附近和较长壳渐近屈曲但较短壳整体失稳可能的原因。     

复合材料圆柱壳的轴向非对称冲击动力屈曲

由Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出色含初始几何缺陷的复合材料圆柱壳的非线性动力方程;Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法得到以位移形式表达的动力屈曲控制方程,通过有限差分方法求解,并由类似Ｂ－Ｒ准则方法判断动力屈曲是否发生,讨论了冲击速度、初始几何缺陷等因素对动力屈曲可能产生的影响,结果表明,冲击速度较高时,应力波对动力屈曲的特征有显著影响,初始几何缺陷使得动力屈曲更易发生。     

复合材料层合圆柱壳体缓冲吸能的实验与模拟

根据复合材料层合圆柱壳体受轴向冲击作用下的动力学,通过准静态压缩实验对标准型和采用花瓣型引发方式的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层合圆柱壳体的缓冲吸能特性进行了研究,运用ANSYS/LS-DYNA基于Chang-Chang失效准则判断的模型对落锤冲击下复合材料层合圆柱壳体的动力响应过程进行了模拟,标准型复合材料层合圆柱壳体模拟的结果与关键性实验数据能较好地吻合,其中4ms时刻的速度、位移、加速度以及加速度峰值的误差分别为19.5%,12.0%,6.4%,14.6%.而花瓣型复合材料层合圆柱壳体在引发方式上的改进使得材料在比吸能上有所提高,而且能极大地降低初始荷载峰值并延长到达峰值所需的压溃位移长度.利用基于Chang-Chang失效准则判断的模型可准确模拟压溃过程和材料的失效现象.     

弹(粘)塑性圆柱壳轴向冲击屈曲的数值模拟

用LS-DYNA对不同材料圆柱壳在轴向冲击下的屈曲行为进行了数值模拟,分析了材料特性和几何尺寸对轴向缩短、屈曲模态和能量吸收的影响.     

两种边界条件下圆柱壳轴向冲击屈曲实验研究

通过实验分析了边界条件对于轴向冲击作用下圆柱壳屈曲的影响。实验表明,边界条件不同,圆柱壳的屈曲模态也不同,实验中得到的冲击力时程曲线和屈曲模态相互对应,其一致性令人满意。