基于ANSYS的锥柱壳连接区域加强结构的应用

目的研究锥柱壳连接区域加强结构和加强效果。方法采用有限元法建立力学计算模型,应用ANSYS软件进行应力分析和强度计算。结果获得了两种加强结构的应力分布规律和应力强度。结论锥壳过渡环加强结构不但加强效果显著,且结构简单、加工简便。     

用复合有限条-气泡函数法研究加肋壳体稳定性

为了寻求一种求解加肋壳体结构临界载荷的有效方法,并且能考虑到肋骨的实际截面形状和分布情况,将复合有限条方法应用于环加肋圆柱壳的屈曲分析,该方法可按加肋的实际分布情况考虑加肋的影响并可对环肋圆柱壳的总体失稳和局部失稳临界载荷进行计算.在对该问题有限条方法公式的推导过程中,引入了气泡函数,以改善可能出现奇异或刚性的非线性方程组,并提高了收敛精度.算例表明,气泡函数的应用能提高有限条方法的求解精度和求解效率,求解的方程阶数与壳体尺寸无关,是一种分析加肋板壳结构的理想方法.     

轴流型换热器壳程的传热优化设计

本文分析了在空心环支承条件下光滑管管束与缩放管管束换热器的壳程流体压降与传热膜系数分布，对换热器壳程传热设计做了优化分析，认为管束的排列结构与长径比是优化壳程传热的重要因素。     

多射孔对套管-水泥环结构强度的影响

结合油井试采工程实际问题,研究了圆形和椭圆形两种形状的多个射孔对套管-水泥环结构强度的影响.给出了外压作用下的双层长圆柱壳结构开任意形状的单个贯穿孔问题的理论解,并用有限元软件ANSYS分别对具有圆形及椭圆形两种形状的单个射孔及多个射孔的套管-水泥环结构在受横向均布外压作用下的孔边应力进行了数值计算.计算结果表明,开单孔情况套管的最大应力的数值解与理论解很接近,每米分布40个圆形射孔情况下的套管-水泥环结构强度比每米分布八个椭圆形射孔情况提高20%以上,因而较为合理.     

原子核的直观结构

从根本上解决核力问题,进而得到一个自然界的普遍规律,即原子核是由质子与中子较均匀地相间排列,然后首尾相连而构成的核子环,围绕其自身的轴线高速转动而形成的壳层结构的带电液滴球核.核子环的成环张力是由核环上所有质子相互推斥提供的,这样就得到了原子核这个微观量子多体系的直观结构图象--核子环.     

弹性环梁支撑下圆形深基坑支护结构变形解析解

将环梁和支护结构分别视为弹性圆环和弹性圆柱薄壳,基于环梁和圆柱壳的变形协调,得到了具有任意数目弹性环梁支撑圆形深基坑支护结构变形的解析解.在验证解析解合理性和可靠性的基础上,针对某一实际圆形基坑工程,比较了在刚性和弹性环梁支撑下支护结构变形和内力的差异,并分析了支护结构底部边界条件、环梁弹性模量、尺寸和数量以及位置等参数对支护结构变形和内力分布的影响.研究结果表明:相对于刚性环梁支撑,弹性环梁支撑处内力变化较小,环梁弹性模量和尺寸的改变只对基坑挖掘面以上支护结构变形和内力影响显著,而对挖掘面以下的支护结构变形和内力几乎没有影响.该研究成果为圆形基坑支护结构设计提供了理论依据和指导.     

水下周期环肋圆柱壳声辐射的空间简谐分析

采用空间简谐分析方法对水下无限长周期环肋圆柱壳受周向余弦分布简谐力振动的辐射声功率进行了解析计算.分别采用Flügge方程和Helmholtz方程建立壳体及声场的波运动方程,考虑肋骨的四种作用力和力矩,探讨了环肋及环肋参数对壳体表面辐射声功率级的影响,发现肋骨在较低和较高频段对声辐射有较好抑制作用,在环频率附近影响不明显.分析结果适用于整个频段,可为此类结构的工程设计提供参考.     

剪切变形对厚壁圆形贮液池的影响

将池壁厚度较大的圆形贮液池当作中厚壳圆筒,考虑剪切变形的影响,建立贮液池结构分析的中厚壳理论,其微分方程与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致,当贮液池池壁剪切刚度取无穷大时,其可退化成相应薄壳理论,是一个通用模型.利用初参数法,推导微分方程的解和有限元列式,分析底部固结、顶部自由圆形贮液池在三角形分布荷载和池顶弯矩作用下,其环向力系数、弯矩系数随池壁厚度、高度的变化,并与不考虑剪切变形影响的计算结果进行比较.数值计算结果表明:在圆形贮液池中考虑剪切变形影响的挠度等计算结果偏小;壁厚越大,计算结果越小;剪切变形对环向力和径向位移的影响比对弯矩和剪力的影响大,其影响程度与贮液池结构、边界条件及作用荷载形式有关.     

双曲面与倒锥面组合网壳结构的内力及稳定性分析

对由双曲壳和倒置圆锥壳组合而成的复杂钢网壳屋盖进行了研究,阐述了结构选型原则和内力分析结果,对组合网壳的非线性稳定进行了分析. 结果表明,下部混凝土楼层和环向杆件对结构的稳定承载力有较大影响,前屋盖和屋脊主桁架之间应采用两向位移耦合连接.     

Cu_(59)团簇在升温过程中结构变化的分子动力学研究

应用基于嵌入原子势的分子动力学方法研究了一个Cu59团簇在升温过程中由固态转变为熔体的结构演化过程.根据由原子密度分布函数确定的4个壳层内原子局域结构随温度升高所发生变化的分析表明,在升温过程中由于原子之间连续地交换位置,团簇结构发生了三个阶段的变化.首先在团簇内部形成由13个原子组成的近二十面体结构,继之各壳层内的原子结构逐渐变得无序,并最终形成原子分布于3个壳层内的处于熔融状态的Cu59团簇.     

基于辐射噪声线谱削峰的双层加肋圆柱壳结构声学设计

为降低水下航行器辐射噪声线谱,提出了一种弱辐射双层加肋圆柱壳结构. 采用机械阻抗理论分析了环肋圆柱壳模态响应幅值控制机理;引入圆截面内运动假设,利用模态展开法推导了环肋径向机械阻抗表达式;基于阻抗失配、波形转换原理,设计了阻抗加强环肋模型,并利用波动理论分析了其隔振性能;考虑壳间托板的强耦合作用,对托板进行了阻波设计. 将阻抗增强肋骨和复合阻波托板联合应用到双层壳结构声学设计中,数值分析了设计前后双层壳振动与声辐射性能. 结果表明:提出的新型双层加肋圆柱壳能有效实现辐射噪声线谱削峰,振动均方速度、辐射声功率和辐射声压大幅降低,具有显著的减振降噪效果.      

一对近邻大质量早型星系的并合性质

星系并合在星系的形成与演化中具有关键作用,利用深度曝光成像观测数据,研究了一对相互作用星系的并合性质以及其中一个星系壳状结构的起源.结果表明:壳状结构的g-i颜色较星系中心处蓝,多波段能谱分布显示壳状结构的u*波段颜色较核心更蓝.这说明星族年龄更年轻或金属丰度更低,因此壳状结构来源于次并合,其所产生的壳状结构为主星系贡献了14.1%的恒星质量. 2个星系各自整体的能谱分布表明它们的星族性质十分接近,结合中性氢的观测结果可知这对星系正在进行主干并合(major dry merger).通过对并合时标的估算得出在没有新的并合事件发生的情况下,这对星系将在～1.4 Gyr后并合成为1个恒星质量为～2×1011M⊙的贫气体星系.     

弹性连续介质中有限长环向加肋圆柱壳的振动特性

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。     

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。     

基于离散加筋理论的纵环加筋圆柱壳轴压 后屈曲缩尺模型研究

针对新型干式煤气柜柜体（大型薄壁纵环离散加筋圆柱壳）轴压后屈曲的缩尺模 型设计和相似预报问题,基于离散加筋理论与结构体系的总能量推导出结构轴压后屈曲的广 义相似条件和缩尺原理公式 .对含不同初始缺陷类型和模型材料的纵环加筋圆柱壳,开展轴 压后屈曲不完全相似模拟研究. 研究表明：纵环加筋圆柱壳缩尺模型的轴压后屈曲特性,结合 结构轴压后屈曲不完全相似的相应缩尺原理公式,能较好地预测其原型结构轴压后屈曲的结 果. 当模型与原型的材料泊松比相同时,模型能准确预测其原型的轴压后屈曲特性. 随着模型 与原型的材料泊松比偏差增大,预测原型的后屈曲特性与其原型结果的偏差逐渐增大 . 提出 的缩尺模型设计方法和缩尺原理公式,适用于不同初始缺陷类型和模型材料的纵环加筋圆柱 壳轴压后屈曲相似预报,为实际工程中类似结构轴压后屈曲缩尺模型设计和试验提供参考.     

球、柱壳组合结构在均布压力下的平衡与稳定性

本文采用几何非线性理论建立球、柱壳组合结构的能量泛函,并依据能量极值原理提出了环向加肋的球、柱壳组合结构在均布压力下的弯曲和稳定的非线性有限元计算方法.计算结果与实验结果符合得较好.     

加肋凹型锥-环-柱结合壳稳定性几何修正方法

针对加肋凹型锥-环-柱结合壳这一新型连接结构,分析了初始几何缺陷的形态及其可能出现的位置,并运用有限元仿真技术,得到影响最大的初始几何缺陷形态组合以研究壳板稳定性几何修正方法.通过单因素数值试验,分析了各结构参数对几何修正系数Cg的影响.并提出了Cg的计算方法.结论如下:(1)距环壳临近一档圆锥壳的Cg与各结构参数的关系同普通圆锥壳的Cg有差异;(2)经算例检验,提出的Cg计算方法精度较高,可在工程计算中应用.     

大矢高脊线式叉筒网壳静力及抗震性能分析

运用ANSYS软件对大矢高脊线式叉筒网壳结构进行系统的静力性能分析,详细研究了结构跨度S、矢高f、环向区域份数Kn、径向节点圈数nx对结构静力性能的影响;在此基础上对结构进行自振特性分析和地震响应分析。探讨了跨度、矢高对结构基频的影响规律,及结构环向区域份数、径向节点圈数对结构震后最大位移的影响规律。研究结果表明:大矢高脊线式叉筒网壳静力性能良好,矢高对结构静力性能影响不大,环向区域份数、径向节点圈数对结构静力性能影响较复杂;结构自振频率分布和振型有很强的规律性,结构基频对跨度较敏感;结构抗震性能优越,结构环向区域份数对结构震后最大位移影响较大。     

网壳风压分布特性试验研究

通过对广东省大学生运动会游泳馆网壳的风洞试验 ,分析研究了网壳结构的风压分布特性 ,并对看台曲面屋盖和游泳池波浪形盖板两种不同结构形式的网壳的风荷载特性进行了比较 ,当气流在弯度较大的屋盖上流动 ,加速较充分 ,屋面呈现较大负压 ,具有较大的升力系数 .不同形式网壳的风压分布的特点为结构工程师进行网壳结构的抗风设计提供了参考和启发 .     

支撑环“有缝”模型的有限元静力分析

本文用轴对称壳有限元分析程序计算了具有支撑环的球、锥和柱壳的组合结构。支撑环和圆柱壳的连接形式比较特殊,即支撑环仅在两端与圆柱壳焊接,而在两者之间并无焊点相连,仅仅是贴合在一起。在以往的计算中都把两者当做一个实心的整体来计算,致使计算结果与实验结果很不一致,误差较大。本文提出了一种能反映支撑环和圆柱壳之间连结特点的所谓“有缝”摸型,并对这种模型进行了计算,求出的应力和变形与实验结果很接近,表明了计算模型和计算方法的可靠性,从而也对过去计算与实测结果不符合的原因给予合理的解释。