弹性梁非线性热屈曲行为与辛本征解展开方法

基于Hamilton体系,研究了弹性梁在温度荷载下发生的前屈曲和后屈曲问题.在辛空间中,前屈曲问题和后屈曲问题分别归结于系统的零本征值问题和非零本征值问题,而结构屈曲的临界温度和屈曲模态对应Hamilton体系的广义本征值和本征解.采用辛本征解展开方法对非线性大变形的后屈曲问题进行了深入探讨,揭示了从前屈曲到后屈曲变化...     

弹性地基上加热圆板的非线性轴对称自由振动

基于von Karman薄板理论和Hamilton原理,运用假设时间模态法,得到了弹性地基上加热圆板非线性轴对称自由振动的常微分控制方程.考虑不可移简支边界条件,采用打靶法得到了一阶屈曲位形下的前3阶振型的数值结果.结果表明:随地基弹性系数增加,热屈曲临界温度增加;在小振幅的情形下,振型对屈曲构型的影响和地基系数对振型...     

弹性地基上夹紧圆板加热后的非线性轴对称自由振动

根据弹性地基上的加热圆板非线性轴对称自由振动的无量纲常微分控制方程,结合周边夹紧的边界条件,采用打靶法得到了数值解答.分析了不同无量纲地基刚度系数k对应的1阶热屈曲模态,给出了无量纲升温μ对应的前3阶无量纲自然频率,同时得出了不同无量纲地基刚度所对应的前3阶振动模态.     

发展型哈密顿核积分方程

对于哈密顿体系的偏微分方程分离变量，导致哈密顿型微分程及本征值问题，再导向哈密顿核的积分方程。证明了其本征向量的共轭辛正交归一关系。采用层叠核与积分方程泛函取最大值的变分原理，给出了辛本征向量展开式，并证明其完备性定理。     

轴对称脱层圆板的后屈曲分析

基于Von Karrnan板理论,考虑横向剪切变形,建立了轴对称脱层圆板的后屈曲控制方程．应用正交配点法,将轴对称脱层圆板的后屈曲控制方程、边界条件、以及联接条件转化为非线性方程组,然后进行迭代求解．讨论了不同脱层深度和脱层半径对屈曲及后屈曲特性的影响,发现脱层屈曲荷栽随着脱层深度的减小和脱层半径的增大而减小,后屈曲模态也表现出不同的形式．最后与有关文献的结果进行了比较,二者相当吻合．     

热环境中夹层圆板的过屈曲分析

研究夹层圆板在非均匀升温下的几何非线性弯曲和过屈曲问题.基于层合板理论,以中面位移为基本未知量推导夹层圆板的非线性控制方程,采用打靶法对夹层圆板在周边不可移简支边界条件下的问题进行数值求解.得到夹层圆板在均匀升温下的屈曲和过屈曲响应,以及在非均匀升温下的非线性热弯曲和过屈曲构形,分析和讨论横向温度的变化对变形的影响.数值结果表明,刚度对夹层圆板的临界载荷有较大的影响.     

横观各向同性弹性柱体中辛本征解方法

针对横观各向同性弹性柱体问题构造了对偶体系.在辛几何空间中直接描述正则方程和对应的边条件.将问题归结为零本征值及其约当型和非零本征值本征解.采用辛子体系的方法获得了所有本征解的解析表达式,得到了完备的本征解空间.揭示了由圣维南原理所覆盖且体现端部效应的本征解,即本征值对应衰减系数和本征解对应端部非均匀受力下各物理量的变化规律.这种辛方法为解决类似问题提供了一种直接的途径,同时也为工程问题的简化提供了依据.     

粘弹性悬臂梁弯曲变形的哈密顿体系方法

利用对应原理和变分法,提出一种求解粘弹性悬臂梁问题的哈密顿体系方法,得到对偶方程的基本解向量,即零本征向量和非零本征向量.具体问题的解可表示为这些本征向量的线性组合,组合系数取决于边界条件.通过算例描述粘弹性悬臂梁弯曲变形的应力分布规律、由端部的位移约束带来的应力集中现象以及弯曲变形的蠕变特征,表明了这种方法的有效性.     

径向压力作用下功能梯度圆板的过屈曲

基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在均匀的径向压力作用下的轴对称过屈曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并呈成分含量的幂指数函数形式变化.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯度材料性质以及边界条件对板过屈曲行为的影响.结果表明,功能梯度板的过屈曲行为与各向同性均匀板有很大区别,材料的梯度性质和边界条件都对其有重要影响.     

非均布面内变温下环形薄板的热屈曲

本文研究了内外周边完全夹紧的各向同性环板在面内非均匀温度场作用下的热弹性稳定性问题。由薄板大变形理论建立了环板热屈曲问题的数学模型,并简化为一个偶合的二阶非线性常微分方程边值问题,重点讨论和求解了非线性方程在其平凡解处的线性化问题,得到了反映环板失稳特性的临界温度曲线。在给定几何参数下,数值计算表明这些曲线是非常近似的直线;当温度分布均匀时,临界曲线退化为一些临界点。     

液黏离合器摩擦副热屈曲特性仿真分析

为了研究液黏离合器摩擦副软启动过程中的热屈曲变形,建立了对偶钢片轴对称热传导模型和热屈曲模型,获得了温度场的分布规律,通过有限元法求解了对偶钢片的屈曲变形模态及临界屈曲温度,并分析了约束条件对热屈曲特性的影响。结果表明:软启动结束时对偶钢片温度及径向温差均达到最大值,温度沿径向方向先上升后下降,厚度方向不存在温度梯度;第一阶屈曲模态具有最低的临界屈曲温度,为锥形变形,轴向位移沿半径方向呈线性分布;约束条件能够改变钢片的屈曲模态以及降低临界屈曲温度,为避免液黏离合器摩擦副发生热变形和热失效提供一定的理论依据。     

含开口薄壁杆的空间结构热屈曲有限元分析

针对含开口薄壁杆件的大型空间柔性结构热屈曲问题,发展了一种包含翘曲自由度的二节点开口薄壁杆单元。该单元考虑了约束扭转与弯扭耦合效应,同时考虑了热应力对几何刚度阵的影响,可进行空间杆系结构的热屈曲分析。简单梁模型算例表明:该方法求得的各阶屈曲温度临界值和屈曲模态与AN SY S薄壳有限元解吻合较好;并且由于考虑了开口薄壁杆的特性,热首先引起杆件的弯扭耦合屈曲。对哈勃太空望远镜太阳帆板的简化模型进行了热屈曲分析,成功地解释了热使该太阳帆板发生扭转屈曲的原因。     

刚性空腔内弹性衬壳热屈曲温度数值解法

研究了刚性空腔内弹性圆柱形两端固支钢衬壳由于温度变化引起的屈曲问题。应用非线性理论导出衬壳热屈曲问题的大挠度控制方程，用渐进分析法将其线性化。假设满足边界条件和刚性空腔约束条件的屈曲模态，分别采用伽辽金（Ｇａｌｅｒｋｉｎ）法和配点法解出屈曲温度。计算了一个模型，两种方法得出的结果十分接近。给出衬壳的长度和厚度对屈曲温度的影响曲线。文中结果可应用于核反应堆安全壳和化学工业中厚壁高压反应塔中内衬壳设计。     

圆形混凝土容器内点铆固圆环的热屈曲分析

基于初始后屈曲理论的变分原理，导出了圆拱在均匀压力作用下弹性失稳的中性平衡方程，并计算了圆拱反对称屈曲的临界压力，得到了与经典解一致的结果。根据稳定的能量准则，研究了点铆固于圆形混凝土容器内壁上的圆环均匀受热的屈曲问题，给出了临界温度的解析表达式。算例表明，计算的临界温度与大挠度理论计算结果非常吻合，与实验结果符合也较好。给出的解析式同时适用于两铆栓间全域屈曲和局部屈曲的计算。     

弹性地基上简支梁在热载荷作用下的自由振动

基于Hamilton原理,得到了弹性地基粱在均匀升温作用下的非线性自由振动控制方程。运用Kantorovich平均法将非线性偏微分方程转化成一组常微分方程,考虑不可移简支边界条件,采用打靶法得到了一阶屈曲位形下的前三阶振型的数值结果。结果表明：随地基弹性系数增加,热屈曲临界温度增加;在小振幅的情形下,振型对屈曲构型的影响很小。     

功能梯度圆柱壳的弹塑性屈曲

研究了功能梯度材料(FGM)圆柱壳在轴向均匀压缩载荷作用下的弹塑性屈曲行为.基于线性混合强化弹塑性模型,给出FGM圆柱壳的材料特性表达式和弹塑性本构方程.引入Hamilton原理,将FGM圆柱壳的弹塑性屈曲行为转化为求解辛空间的特征值问题.进一步利用分叉条件计算出正则方程广义特征值对应的屈曲临界载荷,联合屈服条件获得屈曲壳的弹塑性分界面位置.并讨论了材料梯度参数、结构几何参数对弹塑性屈曲临界载荷和弹塑性分界面的影响.     

热荷载下梁基频和热屈曲临界变温优化设计

改变梁截面沿轴线的分布可以改变轴向力,提高梁的基频以及梁热屈曲的临界变温.研究在给定材料体积下,以热荷载作用下梁的基频及屈曲临界变温最大化为目标的优化问题.对两端固支梁截面尺寸优化的研究表明,受热荷载时,采用优化设计可以使频率目标值提高更多;随着热荷载的增大,优化的截面积分布形式与最大化屈曲临界荷载的截面积分布形式更相近;最大化临界变温与最大化轴向力的截面积分布形式非常相似;分析了使轴向力最小的截面积分布,验证了上述现象.     

弹性地基上固支梁在热载荷作用下的自由振动

基于弹性地基梁在均匀升温作用下的非线性自由振动控制方程,运用Kantorovich平均法将非线性偏微分方程转化成一组常微分方程,考虑不可移夹紧边界条件,采用打靶法得到了一阶屈曲位形下的前四阶振型的数值结果。结果表明:随地基弹性系数增加,热屈曲临界温度增加;另外,在小振幅的情形下,不同振型对屈曲构型的影响均很小。