线性强化材料厚壁球壳的统一自增强分析

运用统一强度理论对承受内压的线性强化材料的厚壁球壳进行了自增强分析，得到了适用于多种材料的厚壁球壳弹性区与塑性区的应力分布、残余应力分布及合成应力分布的统一解析式。并根据厚壁球壳的安定性条件和合成应力分布分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解。     

拉压弹性模量不同厚壁球壳的弹性解析解

由于很多均匀压力作用下的厚壁球壳都是拉压弹性模量不同材料制成的,所以采用弹性理论研究了均匀压力作用下的拉压弹性模量不同厚壁球壳的变形问题,推导出了拉压弹性模量不同厚壁球壳的应力公式.利用拉压弹性模量不同厚壁球壳的应力公式并结合奠尔强度理论确定了拉压弹性模量不同厚壁球壳的壁厚.算例分析表明,对于均匀压力作用下的拉压弹性模量不同厚壁球壳的计算,采用拉压弹性模量不同弹性理论更为合理.     

不同拉压模量厚壁球壳的弹塑性分析

基于理想弹塑性模型,对拉压模量不同的厚壁球壳进行弹塑性分析.在不同内压作用下,对厚壁球壳进行了弹性分析、弹塑性分析,最后进行塑性极限分析,并求解厚壁球壳各个状态下的应力及位移的大小.分别讨论了弹塑性边界位置不同时,球壳内壁开始屈服的弹性极限压力及球壳整个截面完全屈服的塑性极限压力.     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

薄壁回转壳体的弹/粘塑性失稳分析

采用Freudenthal公式[1] 对薄壁回转壳体的弹 /粘塑性失稳进行分析 ,得出薄壁圆柱壳及薄壁球壳体的弹 /粘塑性失稳过程中最大应力与时间的表达式 ,由此计算出的薄壁回转壳体瞬态失稳内压值在工程实际应用中有一定的实用价值     

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.     

螺旋进料口的稳定性优化设计

应用三维造型技术结合有限元分析对承受真空的压力容器的螺旋进料口结构进行稳定性设计，得出在螺旋壳上设置卡子数量与降低壳体应力的关系，并由应力和变形分布图得出壁厚加大量与壳体在承受外压时的稳定性关系。     

受内压热超弹性球壳的不稳定性

应用有限变形弹性理论分析了受内压作用的不可压热超弹性球壳发生非对称变形的不稳定性问题.当内压较小时,薄壁球壳发生对称的均匀膨胀变形;当内压大于某一临界值时,产生复杂的非对称变形,其一部分膨胀变形很大,而另一部分仅仅是轻微膨胀,且其形状逐渐远离球形,且此时的变形是不稳定的.厚壁球壳总是发生稳定的均匀膨胀变形.根据球壳的变形曲线,给出了球壳发生不稳定变形的临界厚度.同时,讨论了温度场对球壳变形的影响.     

静水外压下环肋圆柱壳和斜圆锥壳的最轻重量设计

利用ＳＵＭＴ－ＤＦＰ法研究了静水外压作用下等间距“Ｔ”型环肋圆柱壳和环 肋斜圆锥壳的最轻重量设计问题．把环肋按其型号处理为循环变量．把壳板厚度和 环肋根数当作连续变量．根据给定的壳体半径、壳体长度及各种参数值，本文将求 出壳板厚度、肋骨根数及其型号（对斜圆锥壳还求出斜锥角），使壳体自重与其排 水量之比最小．最后确定结构尺寸时，将壳板厚度和肋骨根数取整并加以验算．     

非轴对称荷载作用下有限长圆柱厚壳的解析解

本文针对有限长圆柱厚壳承受非轴对称荷载的问题,在假设径向剪切应变沿厚度方向二次分布,径向正应变沿厚度方向一次分布的前提下,建立了包含未知量的位移表达式;采用Heaviside函数和Dirac函数表述荷载的作用形式,基于最小势能原理导出了包含七个未知函数的平衡微分方程组;在设定双三角位移函数的基础上,应用Galerkin法,求得了圆柱厚壳应力与位移的解析解.通过具体算例,将所得到解析解的计算结果与ANSYS数值解进行了对比分析,验证了解析解的可靠性.     

中心内爆引起的圆柱壳流固耦合问题数值模拟

针对中心装药的冲击波加载,研究了椭球封头圆柱壳的流固耦合问题.基于法向位移、速度和力建立流固界面边界条件,采用FVM求解积分ALE型无粘流体力学方程组,采用FEM求解虚功原理,得到内爆流场冲击波和壳体应力波的传播过程.结果表明:我们的方法和计算软件可研究内爆引起的壳体流固耦合问题.尽管壳体结构和装药位置相对简单,但冲击波在壳内传播和内壁面多次反射产生的波系结构相当复杂,压力云图刻画了冲击波演化图像.壳体所受加载特征是:前期表现为冲击波超压,后期表现为冲量,壳体变形依赖冲击波加载历史.封头顶点、封头和侧壁交线以及距中心最近的中环面出现较大等效应力,也是结构易破坏的部位.     

对超薄膜钛酸铅铁电体相结构和稳定性的研究

用推广的Landau Devonshire理论研究应力与尺寸效应对PbTiO3 铁电薄膜的相结构和稳定性的影响 .对PbTiO3 铁电薄膜的温度与应力相图、不同压应力作用下的膜厚与自发极化、膜厚与居里温度的关系图等进行计算 .结果表明 :对PbTiO3 铁电薄膜 ,在外推长度δ >0时 ,应力 (压应力或张应力 )作用总是使居里温度升高及有利于铁电相的稳定 ;在薄膜中施加大的压应力时 ,铁电相可存在于更薄的膜厚中 ,但当膜厚达到临界厚度后 ,薄膜始终处于顺电相 ,也即存在尺寸驱动相变 .     

开椭圆孔的圆锥薄壳受内压时的孔边应力分析

本文用摄动法研究具有椭圆孔的圆锥薄壳受内压时的薄膜应力场。选取无因次的锥角ε和无因次的曲率参数β为摄动参数,得到椭圆孔长轴与壳体母线平行时,以椭圆孔的偏心率表示的计算孔边应力的解析公式及壳体应力场的计算式。若孔的大小与壳的尺寸相比为小量,所得结果是有效的。对于与壳体母线平行的裂纹,在其尖端附近的应力场也进行了研究,计算结果表明:应力呈现出裂纹问题所特有的负平方根关系。根据光弹性试验应力分析,所得孔边应力与理论计算的结果比较,符合良好。     

旋转厚圆柱壳振动特性分析

为研究旋转厚圆柱壳的动力特性 ,采用九结点退化壳体单元有限元法 ,对于壳体达到平衡位置以前的状态 ,采用非线性板壳理论求解 ,然后采用线性理论研究圆柱壳的动力特性。模型中考虑了科氏加速度 ,离心力 ,初应力的影响。分析结果显示旋转厚圆柱壳具有复杂的三维模态 ,旋转速度对不同模态的固有频率的影响不同。该研究为高速离心机、航空发动机等旋转机械中的圆柱壳结构的设计和故障诊断提供了理论依据和分析方法     

实体壳单元在板料成形及回弹模拟中的应用

开发了基于实体壳单元的动力显式及隐式程序,模拟了板料成形及回弹过程.该实体壳单元具备如下特性：考虑厚度变化的双面接触判断精确模拟了板材厚向挤压变形;采用厚向多点积分方式求解内力,精确地描述了弯曲效应,回弹预测更为准确;面内减缩积分有效抑制了剪切闭锁与体积闭锁;黏性阻尼沙漏控制算法克服了面内减缩积分激活的零能模式;采用改进的平面应力本构模型且结合希尔二次异性屈服准则,使得实体壳单元同时获得实体单元和壳单元的特性,非常适合于非线性大变形有限元分析.给出了几个算例验证单元的有效性及程序的稳健性,并与实验结果及相关文献中的模拟结果进行了比较.     

充内压端封闭异厚度薄圆柱壳的塑性分析

本文研究充内压端封闭异厚度薄圆柱壳的极限分析问题。在多数壳体问题中，弯矩和薄膜力并不是同时重要的，因此在屈服条件中，可以不考虑力矩和薄膜力之间的相互影响。本文根据两矩弱作用的屈服条件以及相关联的流动法则，找到了上述问题的完全解。     

影响壳体稳定性因素的探讨

工程上常见的提高大壳体稳定承载能力的方法有:设置加强肋、加大壳体的厚度、加大支柱翼缘宽度等.本文将探讨加强肋的间距、板壳厚度及支柱宽度对板壳稳定性的影响.     

纵骨式双层圆柱壳结构应力计算的级数方法

对承受外压的纵骨式双层柱壳结构应力计算方法进行了研究，首先在构造性各向异性壳假设下，将内外壳板视为弹性地基梁，建立了内外壳板，实助板的平衡方程，利用内外壳板与实肋板相接处位移协调，求解内外壳板的中面应力以及实肋板载荷传递值，然后利用扁壳理论以及应力函数方法建立了内外壳板壳体平衡方程，并利用梁振型函数的级数展开逼近位移和应力函数，求解出内外壳板典型部位的表面应力，通过与有限元计算值比较，说明本计算方法正确可行。     

一种网壳结构基于压力线概念的优化方法

为了提高网壳结构的承载能力,提出一种基于压力线概念的网壳结构优化方法.该方法利用压力线无弯矩的特征,将组成球面和柱面网壳结构轮廓线的圆弧线替代为压力线,使网壳结构在竖向荷载作用下处于压应力状态,从而减小弯曲应力的影响,达到了提高网壳结构承载力的目的.对一个跨度为48m的单层葵花形网壳结构进行几何非线性分析,发现该方法可将极限承载力提高5.48%;进一步对84例不同跨度、不同矢跨比的单双层球面、柱面网壳结构进行分析,结果表明该优化方法正确有效,对矢跨比为1/5左右的单层网壳结构,优化效果较好,最大承载力可提高6.4%.     

环肋加强非圆柱壳的齐次扩容精细积分法

基于齐次扩容精细积分法和傅里叶级数展开,利用周向状态向量分段传递的思想,对两端简支的环肋加强非圆柱壳承受外压作用,提出了一种新的半解析求解方法.借助Dirac-δ函数考虑了非圆柱壳和环肋之间的多种相互作用力,利用界面处相应的位移协调关系,导出了一系列相关的解式.以单环肋圆柱壳为例,将本方法算得的结果和已知解析解作了比较;还计算了端隔板封闭下椭圆柱壳在水压作用下的应力和变形,并和有限元结果进行了比较,证明了本文方法的正确性和优越性.算例揭示了椭圆度会导致壳体中的应力分布不均匀.