复合材料薄壁圆柱壳动态弹性模量的研究

提供了一种将试验和理论分析相结合的方法来研究复合材料薄壁圆柱壳的动态弹性模量.采用稳态正弦激振试验获得玻璃/环氧树脂复合材料薄壁圆柱壳的固有频率及振型,应用有限元方法计算各阶固有频率对应的动态弯曲弹性模量,并对结果进行数据拟合,得到动态弹性模量与激振力频率之间的Lorentzian函数关系.结果表明,动态弯曲弹性模量远小于静态值,而且随着振动频率的增大而不断减小,Lorentzian函数可以用来较好地描述动态弯曲弹性模量与振动频率之间关系,将该函数关系应用于Donnell简化壳理论计算的圆柱壳固有频率与试验结果相吻合.     

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。     

冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

为探讨薄壁结构金属件在冲击载荷作用下的变形模态、受力特征等动态力学响应特性,对3种材料的薄壁圆柱壳体进行了不同速度的落锤冲击实验,获得了相同冲击条件下不同材料圆柱壳体的变形模态、吸能方式和轴向缩短率,以及冲击速度和径厚比对圆柱壳体吸能和轴向缩短率的影响规律.研究结果表明:薄壁圆柱壳的轴向缩短率随着冲击速度增加而增加,由于应变率效应吸能能力也随着冲击速度增加而增加;薄壁圆柱壳体的轴向缩短率随着径厚比的增加而增加;动态冲击条件下的平均后屈曲载荷远大于准静态条件下的理论载荷,除了与圆筒直径、厚度以及材料特性相关外,还与冲击速度相关;通过非轴对称屈曲折皱变形来抗冲击A6060铝合金适合用于薄壁结构件.     

薄壁圆柱壳旋转波动振动分析

应用Donnell's简化壳理论,在考虑阻尼的情况下,用复分析的方法研究了旋转的薄壁悬臂圆柱壳在法向激振力作用下的线性波动振动.研究结果表明,使用复分析方法可以很好地求解圆柱壳的旋转波动振动问题.解的前行波、后行波实部为零可用来确定产生共振的频率及转速,而虚部可确定响应值大小.旋转的薄壁圆柱壳在线性振动时,有两个共振频率.波动共振响应曲线为拍,其幅值大小与波动模态阻尼比有关,一般后行波响应幅值要大于前行波响应幅值.     

约束态薄壁圆柱壳固有频率的精确测试

采用传递矩阵法和有限元法对约束态圆柱壳固有特性进行计算以明确振动特点;详细分析了约束态圆柱壳固有频率测试的影响因素,并提出通过力矩扳手定量确定边界约束条件、合理选择激励信号类型、采用加窗和多次平均处理等解决措施.最后,搭建了4种不同激励形式(锤击、电磁激振器、压电陶瓷、振动台激振)的测试系统对其固有频率进行了试验研究,提出了约束态下薄壁圆柱壳固有频率的测试流程.研究表明:振动台基础激励方法对约束态薄壁圆柱壳没有任何附加质量和刚度的影响,测试状态即为圆柱壳真实的受力状态.使用该激励方法并配合激光测振仪进行固有频率测试的精度最高.     

薄壁圆柱壳轴向动力屈曲的实验研究

探讨圆柱壳的动力屈曲行为，有助于构造具有高吸能率的抗爆结构。采用锤捶实验进行圆柱壳的动力屈曲行为研究中，超薄壁圆柱壳出现了一些特殊屈曲行为，在实验中观察到随着径厚比的增加，折屈边数有相应增加的趋势，存在过渡区。经吸能特性分析，在壁厚相同的条件下．能量吸收量与圆柱壳半径成正比。     

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。     

圆柱壳动态塑性扭转屈曲

圆柱壳动态塑性扭转屈曲王德禹（船舶及海洋工程系）本文研究刚塑性圆柱壳的动态扭转屈曲，文中将通过放大函数法给出屈曲模态的计算．１问题的描述考虑一刚塑性线性强化材料的圆柱壳，密度为ρ，长为Ｌ，半径为产，厚为Ｈ，壳体的右端有一质量为Ｍ的附着物，附着物绕壳体...     

不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性

为分析不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性,基于Love壳体理论,利用Hamilton原理建立了旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。并采用Galerkin方法对系统进行离散,将系统简化为常微分方程系统。引入振型函数,分别分析了简支-简支、固支-简支、自由-简支、固支-固支等几种不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的内力和固有频率特性。分析结果表明:薄壁圆柱壳的薄膜内力远大于弯曲内力;几何参数、边界条件、转速等参数对旋转薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响。     

基于广义梁理论的薄壁圆柱壳稳定性分析

将广泛应用于薄壁棱柱形构件稳定性研究的广义梁理论推广到薄壁圆形截面柱壳的稳定性分析中,采用正交对称形式的位移函数,并考虑截面畸变翘曲的影响.由能量法推导出临界应力表达式,提出了一种用于薄壁圆形截面的柱壳稳定性分析的新方法,并进一步研究了不同长细比薄壁圆柱壳的临界屈曲应力与轴长及壁厚之间的关系.研究表明:随圆柱壳轴长的增大,临界应力整体呈波动下降趋势,其中存在的局部极小值点为对应于不同屈曲模态下的临界应力;随着圆柱壳壁厚的增大,临界应力呈增大趋势.上述方法的分析结果与有限元方法模拟结果及文献中结果对比均具有较好的一致性,说明将广义梁理论应用于薄壁圆柱壳稳定性分析是可行的.     

隔框加强的网格加筋圆柱壳优化设计

在外压与轴压联合作用下,考虑结构总体稳定性,局部稳定性,强度要求和工艺限制等条件,求结构布局和构件尺寸,使结构重量最轻.文后作了具体实例计算,结果表明,方法正确,离散变量处理合适,无论从可行点或非可行点出发,均能达到同一结果.     

圆柱拉压螺旋弹簧的动态优化设计

本文采用空间曲杆力学模型对圆柱拉压螺旋弹簧进行了动态分析,求出了动态微分方程组的解析解。在此基础上,对弹簧进行动态优化设计,建立了以最大动载应力最小为目标函数的优化数学模型,采用混合离散变量优化程序CVM02,得到了合理可靠的优化设计方案。     

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.     

目标可靠度约束下的潜艇耐压圆柱壳优化设计

以结构目标可靠度为约束条件对潜艇耐压圆柱壳进行了优化设计研究．根据潜艇耐压圆柱壳结构的特点确定设计变量和相应的结构失效模式,并确立结构优化时的优化目标及有关约束条件,其中,可靠性约束是考虑潜艇耐压圆柱壳强度和稳定性失效的系统可靠性．推导了相应的计算公式,编制了可用于工程实际的计算机程序,并以一具体实例进行了优化设计分析,为潜艇结构的可靠性设计提供一定的理论基础．     

弹性边界功能梯度石墨烯增强薄壁圆柱壳的振动特性

基于一阶剪切变形理论、Halpin-Tsai微观力学模型和Rayleigh-Ritz法分析FG-GPLRC圆柱壳振动特性。为满足复杂的使役环境,引入人工弹簧技术,分析GPLs质量分数、分布模式和层数等参数对壳体结构振动特性的影响,探究弹性边界条件下周向波数、轴向半波数和固有频率之间的规律。研究结果表明,GPLs作为增强体可以显著提高基体的力学性能;分布模式对薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响,GPL-X分布模式的固有频率最高;固有频率随层数的增加变化趋势减小。     

带孔圆柱壳轴压屈曲与孔形优化设计

作为衡量薄壁类曲面构件结构性能的关键指标,结构的稳定性又受到其上孔洞特征的严重影响。针对带椭圆孔柱壳这一特定研究对象,本文采用参数映射的方法研究了不同长径比、径厚比及椭圆孔位于不同位置对受轴压柱壳屈曲失效载荷的影响,并通过与文献中实验结果的对比验证了其有效性。在此基础上,建立了以椭圆参数为设计变量,壳体屈曲失效载荷最大化为设计目标的开椭圆孔柱壳的优化设计模型,最后通过数值算例验证了形状优化设计技术对开孔薄壁壳体抗失稳能力的显著提高作用。     

带中间支骨的环肋圆柱壳结构优化设计

增加潜艇肋骨间壳板稳定性的一种比较合理的方法是加设环向支骨,为确定肋间加设不同数量中间支骨结构型式的适用范围,推导了肋间加设两根中间支骨的应力及稳定性公式,并对加设一根和两根中间支骨的结构型式进行了系列优化设计,最后得出加设一根中间支骨结构型式适合于小半径潜艇,加设两根中间支骨结构型式适合于大深度、大半径潜艇．     

圆柱壳自由振动的简化计算方法

本文给出园柱壳自由振动的简化计算法——即分别按薄膜理论和纯力矩理论计算出相应的固有频率,再按“并联弹簧”概念叠加而得结果的方法。这种方法可使圆柱壳振动计算的工作量减少到相当于弹性梁横振动计算,且能得到很精确的结果。最后示出一数例计算,并与其他工作的结果作了比较。     

弹性圆柱壳在应力波下的动态屈曲

考虑应力波的传播，讨论了半无限长弹性圆柱在端部轴向冲击下动态屈曲问题，分叉导致了该动态屈曲，由此揭示了一些壳体发生屈曲的机理，数值结果给出了屈曲的一些特征。     

圆柱壳开孔问题──圆柱壳受集中力的解

本文提供了一个以级坐标中θ的三角级数表达的圆柱壳受集中力的解。空虚解对于一系列圆柱壳实际问题是很有用的。特别是在圆柱壳开孔问题中,如果孔口施有外力或受到一定的约束,就需要在工作〔１〕的基本解上叠加这个集中力的解。 推导这个特解的方法是从椭球面扁过受集中力的特解令ｋ１→０得到的。文中对圆柱壳展开时,周期作用有集中力的因素作了考虑。并且根据圆柱壳位移的周期条件,确定了法向位移ｗ的常数项。