水下环肋圆柱壳的振动耦合频率影响因素分析

在Flügge理论的基础上,考虑流体的影响,通过波动法推导出静水压力下环肋圆柱壳耦合振动特征方程,并利用牛顿迭代法求得耦合振动频率。将静水压力下圆柱壳与环肋圆柱壳的计算结果进行了对比,验证了本文方法的正确性和有效性。通过算例分析了在不同边界条件下,环肋形式、静水压力、圆柱壳尺寸、环肋尺寸和环肋数目等因素对静水压力下环肋圆柱壳耦合频率的影响。研究结果表明:在静水压力下,肋条的存在增强了圆柱壳的振动强度,耦合作用的存在降低了圆柱壳的振动强度。连续静水压力下,随着静水压力的增大,圆柱壳的振动强度不断减弱;圆柱壳尺寸、肋条尺寸和环肋数目的改变在不同程度上改变了圆柱壳的耦合频率。     

均匀水压下环向加肋圆柱壳的极限分析

本文讨论在均匀水压下环向加肋圆住壳的极限分析。壳体两端为封闭,环肋的间距为均等。首先研究壳长为无限的情况,在Ｔｒｅｓｃａ屈服准则的线性化屈服面情况下,得到了极限分析的完全解。对一个有限长的加肋壳,这个解给出极限承载能力的偏于安全的下限值。但是如果将壳端最后一跨进行相应处理（适当变动肋距或变动肋面积）,这个解将给出有限长壳的正确的极限承载能力,这也是符合全部壳皮和肋骨同时进行流动的等强度设计的原则的。 文中引入壳皮参数,肋骨参数和极限压力参数,给出极限状态的上述参数间的关系式。 文中按壳体破坏时肋骨是否流动把加肋圆住壳分为“强肋壳”和“弱肋壳”,找到了区别这二类壳体的分界条件和相应的破坏形式。 对所讨论问题均作出数值计算曲线,并举例说明其应用。     

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.      

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。     

环肋圆柱壳在均匀静水外压力下的弹塑性失稳

本文分为三部分。第一部分：对环肋圆柱壳在均匀静水外压力下的弹塑性失稳理论中的几个主要问题进行了讨论。第二部分：用塑性力学的形变理论和增量理论对各向同性硬化材料（同时考虑了材料的可压缩性影响）,在 Ｓｈａｎｌｅｙ的继续加载的提法下推导得出（１）环肋圆柱壳的肋间壳板弹塑性失稳的临界载荷公式,（２）环肋圆柱壳总体弹塑性失稳的临界载荷公式,（３）用大挠度分析方法推导得出具有初始缺陷的环肋圆柱壳的弹塑性总体失稳和肋间壳板弹塑性失稳的临界载荷公式。第三部分：报导了六个金属车制环肋圆柱壳模型在静水外压力下失稳的实验情况。实验结果与本文所提供的理论公式的预测结果进行了比较和讨论。     

流场中双层壳体结构振动特性研究

对水下由环形肋板连接的有限长双层柱壳在点激励下的稳态振动特性进行了研究．基于Ｆｌüｇｇｅ薄壳理论和弹性波理论,将环肋板等价为线力作用在内外壳体上,给出了双层壳耦合振动方程,比较了双层壳和单层壳表面振动速度级     

带肋方形底单层扁球网壳稳定性研究

本文就带肋方形底单层扁球网壳的稳定性能做了详细的分析探讨，得出了其肋与肋的位置、跨度、矢跨比、荷载、支座条件、网格数以及网格形式的关系，并与相应单层网壳做了比较。由此得出结论：加肋能不同程度地提高单层扁球网壳的稳定性能。     

流场中双层壳体结构振动特性研究

对水下由环形肋板连接的有限长双层柱壳在点激励下的稳态振动特性进行了研究。基于Ｆｌｕｅｇｇｅ薄壳理论和弹性波理论,将环肋板等价为线用在内外壳体上,给出了双层壳耦合振动方程,比较了双层壳和单层壳表面振动速度级。     

环肋圆柱壳的自由振动特性

研究了环向肋骨沿壳体轴向任意布置、无横向偏转的环肋圆柱壳自由振动特性。基于Sander壳体理论,采用Rayleigh-Ritz能量法推导出环肋圆柱壳自由振动的固有频率特征方程。经过与各向同性圆柱壳的固有频率进行对比,验证了本文研究的有效性和正确性,计算了两端简支与一端固支一端自由等不同边界条件下壳体的固有频率,分析了加肋位置及边界条件对圆柱壳振动频率的影响。研究结果表明:加肋对圆柱壳的固有频率有显著提高,两端简支边界条件下的频率大于一端固支一端自由边界条件的频率;肋骨位置对于频率的影响明显,主要表现在壳体长度与半径比值较小、壳壁厚度与半径比值较大的情况下。     

力激励与声激励作用下圆柱壳声振性能试验

以单、双层环肋圆柱壳为对象,通过模型试验分析圆柱壳内部介质与壳体的耦合对壳体声振性能的影响,进而对比分析力激励与声激励下,壳体振动与声辐射的关系以及单、双壳的声振性能.结果表明:当圆柱壳内部介质为空气时,声激励作用下声腔模态与结构模态耦合与否对壳体振动以及内部声场的影响很小;当壳体受力激励作用时,外场声辐射与壳体结构模态有关,当壳体受声激励作用时,外场声辐射与壳体结构模态、声腔模态有关;双壳的外壳对力激励和声激励时的振动与声辐射均起到屏蔽作用.     

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.     

加筋双层壳流固耦联振动数值分析

本文用有限元分析了双层加筋壳体的流固耦联振动特性.利用达朗贝尔原理和哈密顿变分原理推导出系统运动方程;对双层加筋壳体的动力特性进行了系列计算,并与实测值进行了比较.     

流场中环肋柱壳受径向冲量作用的动力响应

本文采用Flügge壳体理论,研究了密加肋圆柱壳在深水流场中受到径向冲击载荷作用时的瞬态动力响应;讨论了冲击载荷作用面积、水深和肋骨间距及惯性矩对环肋柱壳动力响应的影响,并与有关文献的计算结果进行了比较,表明研究壳体在流场中振动问题时必须考虑流固耦合的影响.     

环向加筋圆柱壳轴向不均匀冲击响应

对轴向不均匀冲击载荷下环向加筋圆柱壳的动力响应进行了研究．在考虑了壳体及加筋肋骨的剪切变形和转动惯性的情况下,运用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理推导出了壳体－肋骨系统的运动方程,并且采用一种半解析有限差分法进行求解．着重探讨了加筋肋骨对环向加筋圆柱壳动力响应的影响．     

轴压化铣网格加劲圆筒壳结构优化设计

本文建立了轴向压力作用下中长正置正交化铣网格加劲圆筒壳结构优化设计的数学模型,采用约束变尺度法进行了优化计算,分别讨论了材料屈服极限、外载荷、加劲效率系数ψ以及环向肋条与纵向肋条间距之比λ对优化结果的影响,得到了若干有实用价值的结论.     

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.     

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。     

外压作用下圆柱壳的塑性初始后屈曲

本文基于塑性流动理论,利用 Hutchinson 的塑性初始后屈曲方法,研究了无缺陷圆柱壳在均匀外压作用下的弹塑性后屈曲性态.壳体材料为任意幂次强化模型.计算结果表明,对于直径厚度比 D/t<40的一类壳体,必须要考虑塑性变形,而且由此表现出来的后屈曲性态和弹性情况完全不同,它存在有压力极限值,对几何缺陷的敏感比较显著.