具脱层复合材料层合圆柱壳的屈曲分析

研究了具有环向贯穿脱层圆柱壳的屈曲问题．首先基于Donnell薄壳理论和初始后屈曲理论的相邻平衡准则,建立了复合材料脱层圆柱壳的屈曲微分方程以及相应的边界条件、位移连续条件和力平衡条件．然后采用分离变量法对方程求解,讨论了脱层大小、深度、位置以及复合材料纤维铺层方向对脱层圆柱壳屈曲载荷的影响．结果表明：脱层长度越大、越靠近壳的外表和壳的轴向中心,结构的屈曲载荷越低;另外,对复合材料脱层壳而言,纤维铺层方向对结构屈曲载荷的影响也较大．     

刚性快轴向冲击圆柱壳动力屈曲的计算机模拟

用ANSYS/LS—DYNA对轴向冲击的薄壁圆柱壳的动力屈曲进行了计算机模拟。模拟中考虑了大变形效应。模拟结果表明:径厚比、约束条件、冲击速度、材料参数等对柱壳的对称和非对称动力屈曲有明显的影响。当圆柱壳一端自由一端固定时,径厚比R/h≤26,柱壳发生轴对称屈曲;反之,发生非轴对称屈曲。当圆柱壳一端夹支一端固定时,轴对称屈曲的范围增大,其径厚比R/h≤31,发生轴对称屈曲。当径厚比、约束条件、材料参数等不变时,随着冲击速度的增大,屈曲由轴对称变为非轴对称。在相同条件下,柱壳高度在一定范围内时,轴对称屈曲的范围随着圆柱壳高度的增加而变大。材料的塑性强化模量?屈服应力等对薄壁圆柱壳的动力屈曲也有明显的影响。     

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．     

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．     

圆柱壳的屈曲荷载最大化设计

研究了弹性圆柱壳在任意轴对称边界条件下和受均布法向荷载作用下的稳定性优化设计问题，即极大化屈曲临界荷载。利用能量原理分析轴对称变厚度圆柱壳的分支点屈曲，将求解屈曲临界荷载变成求解广义特征值方程，使圆柱壳稳定性优化设计成为极大化最小特征值问题。算例表明了本方法的有效性。     

对称正交铺层剪切圆柱壳在外压作用下的屈曲和后屈曲

给出了对称正交铺层剪切圆柱壳广义大挠度Ｄｏｎｎｅｌ方程．采用位移型摄动技术构造出计及横向剪切圆柱壳的屈曲和后屈曲渐近级数解,运用奇异摄动技术研究了圆柱壳两端部狭窄区内的边界层效应,并构造了与边界条件匹配的边界层一致有效渐近解．应用获得的当前解计算了在侧向外压作用下三层正交铺设圆柱壳的屈曲载荷并与实验值作了比较,两者十分接近．讨论了Ｂａｔｄｏｒｆ数和初始几何缺陷对圆柱壳屈曲与后屈曲性态的影响．给出的载荷－挠度关系式表明,对称正交铺层剪切圆柱壳的初始后屈曲具有弱稳定分支点．     

固支边界条件下脱层圆柱壳的自由振动分析

基于最小势能原理及变分法,建立了具环向贯穿脱层圆柱壳的自由振动控制方程及相应的定解条件,并应用有限差分法对控制方程进行求解．数值分析中,讨论了各种脱层参数对脱层壳固有频率的影响．结果表明,当脱层长度越大、脱层位置越深以及脱层越靠近壳的纵向对称中心时,脱层圆柱壳的无量纲线性基频及固有频率越低．     

纤维缠绕圆柱壳轴对称分叉屈曲

讨论了多层复合材料圆柱壳在轴向压缩载荷的条件下的对称分叉屈曲。基于Ｄｏｎｎｅｌｌ方程，将位移法与复数解法推广应用于纤维缠绕圆柱壳的稳定性问题。提出了壳体在轴向压缩下的轴对称屈曲模态以及临界载荷的算法，特别着重考虑了各类边界条件与耦合效应。其理论和结果可直接应用于固体火箭发动机壳体的结构设计。     

几何约束下圆柱壳的屈曲优化设计

利用能量原理分析受均布法向荷载作用的轴对称变厚度圆柱壳的分支点屈曲。将求解屈曲临界荷载变成求解广义特征值方程，在满足强度约束和圆柱壳体积保持常数条件下、将圆柱壳的最大屈曲荷载设计转化为极大化最小特征值问题。     

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。     

层合圆柱壳体表层矩形分层屈曲分析

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层矩形分层屈曲特性,分析了母层壳、子层壳的几何、物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系,探讨了拉伸分层屈曲形成的机制及其层合圆柱壳体中面曲率对分层屈曲的影响.     

有限长正交异性圆柱壳受冲击扭矩作用的弹性波传播

本文给出了计及剪切变形和转动惯性效应的正交异性圆柱壳受冲击扭矩作用的轴对称运动方程的无量纲形式；应用广义特征线理论得到了沿特征线上的相容方程，并采用数值积分方法分析了有限长圆柱壳的波传问题。该方法适于更为复杂的模型。     

弹性圆柱壳的振动优化设计

研究了在任意轴对称边界条件下的圆柱壳的自由振动优化设计问题 ,即寻求圆柱壳的最优厚度分布使自振基频极大化。利用半解析元方法分析轴对称变厚度圆柱壳的自由振动 ,将求解自振基频归为求解广义特征值方程 ,使圆柱壳振动优化设计成为极大化最小特征值问题。典型算例表明了本方法的有效性。     

受轴压弹性圆柱壳动力稳定性及其混沌行为的研究

对受轴压理想弹性圆柱壳,利用环向工程应变和环向对数应变分别建立了线性和非线性的横向轴对称运动的支配方程.利用线性的运动方程对轴压圆柱壳稳定性进行了定性分析.依动力学参数取值范围的不同,方程的解有稳定平衡、中性平衡和不稳定平衡三种情况,并给出了动力学参数与载荷参数之间的依赖关系.对于非线性运动方程,引入了外加强迫力和阻尼对系统的摄动,借助Galerkin方法从非线性偏微分方程得到了含二次非线性的常微分方程.定性分析表明:对于前屈曲和后屈曲两种情况,系统的相图具有相同的同宿轨道,只是位置在相平面上沿横轴发生了一个简单的平移.进而,利用Melnikov方法给出了可能发生Smale马蹄型混沌的临界条件,两种情况下给出的临界条件相同.     

含分层损伤复合材料圆柱壳非线性动力响应

基于一阶剪切变形理论,由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及初始几何缺陷的圆柱壳非线性动力方程.复合材料圆柱壳上的初始几何变形以初始几何缺陷的方式描述并引入方程,针对破坏子层进行刚度折减,并求得脱层损伤的等效刚度矩阵.采用半解析法求解方程,其中位移及载荷沿周向级数展开,由Galerkin方法得到微分方程组,通过有限差分法求解;分析初始几何变形、伴随脱层及子层破坏等损伤形式对复合材料圆柱壳非线性动力响应的综合影响.     

圆柱壳在水下冲击载荷下的塑性动力屈曲分析

研究置于不同压缩，理想流体液面上无限圆柱过在受水下冲击载荷作用下的生动力工问题，根据流回固耦合条件，导出了圆环大挠度应力屈曲控制方程，并由广义Ｌａｇｒａｎｇｅ方程得到在液流场作用下的大挠度基本内凹动方程，采用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法求解方程，按Ｌｉｎｄｂｅｒｇ初缺陷大准则进行模态分析，最后得到主屈曲模态数和临界冲击速度。