功能梯度圆柱壳轴对称弯曲的解析解

研究功能梯度材料圆柱壳在内压作用下的弯曲变形问题. 基于经典线性壳体理论,假设功能梯度圆柱壳的材料性质为沿厚度方向按幂函数连续变化的形式,推导出以位移为基本未知量的功能梯度材料薄圆柱壳轴对称变形的控制方程.采用解析方法求解,得到圆柱壳轴对称弯曲的解析解.分别在两端固支和两端简支边界条件下,给出圆柱壳的变形和内力的分布曲线,分析和讨论材料梯度变化参数对变形和内力的影响.结果表明,在内压作用下,两端简支和两端固支壳的变形随着体积分数指数的增加而减小.     

圆柱壳高频弯曲振动的能量有限元分析

为了利用能量有限元方法得到圆柱壳体任意一点的高频振动响应,根据薄壳理论和能量平衡关系,推导了圆柱壳弯曲振动能量密度的控制方程,并运用有限元方法对圆柱壳弯曲振动能量密度的控制方程进行了求解.计算了3种不同激励下圆柱壳的能量密度分布,并对能量有限元方法和统计能量方法的计算结果进行了比较.有限元方法的分析表明,使用能量有限元方法能够获得更详细的结构振动响应信息,而用统计能量法只能得到整个圆柱壳体的平均能量信息,推导得出的能量密度方程与梁的能量密度方程类似,只适用于计算圆柱壳高频轴对称弯曲的振动响应.     

地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析

为解决内爆炸荷载作用下地下隧道的动力响应,在经典弹性理论的基础上,建立了圆柱壳在内部冲击爆炸荷载作用下的动力平衡方程,对爆炸荷载经过傅里叶展开以及对动力平衡方程的拉普拉斯变换,得到了内部冲击荷载作用下各向异性圆柱壳体动力反应问题的解析解。通过简化分析,得到了一种精度较高的简化计算方法。计算结果表明,对于圆柱壳内爆炸,挠度幅值在集中装药爆炸点的周围达到峰值;随着距该点距离的增加,挠度幅值减小,圆柱壳周围的土介质使振动产生较大幅度的衰减。计算结果可直接应用于圆柱形壳体和地铁隧道内部爆炸动力分析及地铁隧道内爆炸条件下冲击波的传播规律研究与计算。     

静水压力下功能梯度圆柱壳振动响应研究

基于功能梯度材料和均匀材料的物理性质和力学行为相似性,利用经典Flügge壳体理论,建立了静水压力下功能梯度材料(FGM)圆柱壳固有频率解与均匀材料圆柱壳解之间的解析转换关系,实现了FGM圆柱壳力学行为均匀化转换计算。考虑流体影响,采用波动法推导水下FGM圆柱壳耦合系统的振动方程,将数值算例与已有文献结果进行比较,证明了本文方法的正确性与准确性。讨论了FGM圆柱壳的材料组分、尺寸参数和不同边界条件对静水压力下固有频率的影响,并对计算效率进行了分析。本文研究与已有计算方法比较,在保证计算精度基础上,省略了偏微分及复杂边界条件计算,应用的便利性与计算效率有很大提高。     

变厚度圆柱壳轴对称弯曲问题的状态空间法

以圆柱壳轴对称弯曲问题传统的求解方法为基础,引进状态变量,将控制微分方程转化为一阶微分方程组,建立了圆柱壳轴对称弯曲问题的状态空间方程.其系统矩阵具有辛矩阵的特性,可用精细积分法求该问题的高精度数值解.该方法还可方便地推广应用于弹性地基中的圆柱壳的轴对称弯曲问题,以及变厚度圆柱壳的轴对称弯曲问题;计算方法具有简捷、统一的特点,具有一定的应用价值.     

FEM-BEM耦合方法分析弹性目标的声散射问题

利用有限元耦合边界元方法,建立了无界流体中内部有填充物的弹性壳体的声散射问题计算的数学模型,其中包括内部填充物与壳体的耦合、壳体与外部流体的耦合.为验证数学模型的正确性,对水中中空及有填充物的弹性球壳的反向散射特性进行了数值计算.结果表明,在低频时,散射声场的数值计算结果与解析解较吻合.进一步使用该方法计算了一端带半球帽的圆柱壳在中空和有填充物时的反向散射特性,得出了填充物可起到变异作用.     

集中荷载下碳纳米管的弯曲及其分子动力学模拟

利用圆柱壳半无矩理论研究了悬臂碳纳米管在集中荷载作用下的弯曲问题,得到了该问题的内力解和位移解,并通过分子动力学模拟验证了理论解的适用性.研究结果表明,当锯齿型碳纳米管长径比为5.2～12.0、扶手椅型碳纳米管长径比为5.5～18.0时,理论解与分子动力学模拟结果较为吻合.     

关于双层异性壳体的自由边界问题

一、问题的提出及求解方法直到目前,关于层压壳体的自由边界问题的研究还极少,有的研究也仅限于很简单的情况。文献[2] 只求得了半无穷长厚壁圆住在端面承受轴对称边缘力时的边缘效应的解析解。本文目的是研究双层异性圆柱壳体在均布侧压力作用下产生的自由边缘效应。为了便于分析,本文取一层为横观各向同性,另一层则为各向同性的双层异性圆柱壳体的简单情况,在文献[1] 研究方法的基础上,进一步求解了两端为自由的具有任意厚度的双层异性圆柱壳的自由边界问题的解析解。除了对铺层次序、载荷性质及厚径比等参数外,还对壳体的长度与     

湍流激励下单双层圆柱壳振动特性对比

基于随机理论,采用半解析半数值方法,以单双层圆柱壳模型为例,计算了湍流激励下单双层圆柱壳的输入功率谱密度和振动速度功率谱密度,对比分析了单双层圆柱壳的振动特性.结果表明：随着航速增高,湍流脉动压力激起壳体表面振动速度的自功率谱密度幅值变大,趋势基本相同;同一航速下,湍流脉动压力作为面分布力作用在壳体外表面上,由于双壳体的外壳较薄,因此双壳体振动速度响应大于单壳体的.     

加肋圆柱壳稳定性计算方法若干问题探讨

对静水压力下环加肋圆柱壳弹性失稳临界载荷现有计算方法进行了比较和计论。采用各种方法，对Ｔ形截面和槽形截面环助圆柱壳总体失稳临界压力进行了计算，结果表明，现有解析公式都未能综合考虑加肋壳体失稳临界压力的各个影响因素。为此，提出了改进的解析公式和半解析数值方法。     

圆柱壳结构振动特性研究

利用有限元法研究了圆柱壳结构的振动模态特性，分析圆柱壳结构参数对振动模态的影响，数值计算结果表明，随着管道直径的增大，模态密度会增大，并且周向频率存在着置换性等特点。研究得到的圆柱壳结构的周向和轴向模态的变化规律，为管道系统的动态可靠性设计提供理论依据，     

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     

圆柱壳体的强度优化设计理论研究

对在任意轴对称分布荷载作用下体积保持常数的变厚度圆柱壳的强度优化设计问题进行了研究 .采用阶梯折算法 ,用传递矩阵导出了变厚度圆柱壳的初参数解的显式表达式 .根据 Huber-Mises- Hencky强度准则 ,将变厚度圆柱壳的强度优化转化为极小化当量应力的非线性规划问题 ,并采用投影梯度法建立了问题的优化方法 .对几个典型问题进行了计算分析 ,取得了较好的结果 .     

多排均载推力轴承设计研究

研究以薄壁圆筒作弹性均载元件的多排推力轴承的均载机理－ 应用有限元数值分析法对多排推力轴承进行整体分析研究－ 优选、调整各薄壁弹性元件的刚度, 使各排轴承承载接近相同,以达到均载设计的目的－ 研制产品经实测和实际使用表明性能良好     

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．     

固流耦合振动问题的加权残值法

利用最小二乘配点法计算充液圆柱壳体的固有频率,结果与考题相符。假设圆柱壳体内的液体为不可压缩无粘无旋的理想注体,其速度热函数满足Ｌａｐｌａｃｅ方程试函数取重三角函数。通过配点离散化后,最后将固有频率问题回归结为四次特征值问题,通过一些变换,将四次特征值问题化为一次标准特征值问题,再由ＱＲ法求解。     

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。     

EFP侵彻圆柱形带壳装药的数值模拟

将导弹战斗部简化成圆柱形带壳装药,利用有限元分析软件对不同弹目交汇情况下,对装药口径65 mm的EFP侵彻圆柱形带壳装药的过程进行数值模拟。模拟结果表明:EFP弹轴和圆柱形带壳装药的轴线在同一个平面上的情况下,当EFP着角为0°和30°时EFP能引爆圆柱壳内的B炸药;EFP弹轴垂直圆柱形带壳装药的轴线的情况下,接触点在装药半径1/2处时,EFP能引爆圆柱壳内的B炸药。EFP撞击圆柱形带壳装药的角度和位置,影响EFP对圆柱形带壳装药的引爆情况;研究结果对于设计新型防空反导武器战斗部具有参考意义。     

考虑失稳模式的环肋圆柱壳结构优化设计

利用ANSYS参数化建模与遗传算法相结合的方法进行结构优化,研究了总长和半径一定的环肋圆柱壳以质量最轻为设计目标,满足强度和稳定性要求的最优壳体厚度、肋骨尺寸及肋距的优化设计问题.为了解决优化设计过程中难以确定稳定性约束条件而导致优化结果并非全局最优解的问题,提出了基于ANSYS路径映射技术与MATLAB根增量搜索方法相结合的判断方法,以自动判断优化过程中模型的失稳模式,并通过环肋圆柱壳的优化设计实例验证其有效性.结果表明,所提出的失稳模式判断方法有效可行,优化算法能够在较短时间内收敛到全局最优解.     

最小二乘配点法分析圆柱壳开孔的应力集中

本文用最小二乘配点法分析带有圆孔的圆柱壳在轴向拉伸、扭转或内压力载荷作用下的应力状态。对于较小曲率参数的情况,其解与某些解析解和实验结果比较,相当符合。该法易于推广到更复杂的问题,如各种形状的孔口或加强孔。