初始缺陷对除尘器壳体立柱轴压稳定性的影响

为考虑除尘装备壳体加劲钢板墙板-H型钢立柱结构体系中初始缺陷的影响,采用非线性有限元方法,研究初始几何缺陷和焊接缺陷对立柱承受轴向压力时失稳模态和稳定承载力的影响。研究结果表明:较为不利的初始几何缺陷形态是立柱截面的初始弯扭变形,较为不利的发生最大初始几何变形的位置在靠近柱顶的高轴力区。焊接残余变形对壳体立柱轴压稳定性影响很小,焊接残余应力对壳体立柱稳定性有微小的有利影响。构建壳体立柱轴压稳定性数值计算模型时,可以引入施加定向干扰的完善结构极值点模态缺陷,以充分考虑初始几何缺陷影响;无需考虑焊接残余应力影响。     

开有圆孔的薄壁圆筒在轴向压缩载荷作用下中间层的应力分量表达式

本文建立了承受轴向压缩载荷的开有圆孔的圆柱形壳体的变形协调方程,并对此方程用广义函数的基本解的理论来寻求其解,得出了承受轴向压缩载荷的开有圆孔的圆柱形壳体的应力函数和应力分量表达式,从而使带有圆孔的圆筒在轴向压缩载荷作用下中间面的应变能的计算成为可能,为寻求开孔容器的稳定问题的设计计算公式提供了有益的结果。     

基于SolidWorks的饮料瓶受力分析

饮料瓶在外界条件作用下的变形状况是其壁厚设计的主要依据。应用Solid Works软件的力学分析模块,对建立的饮料瓶壳体标本模型完成受力分析。结果表明:饮料瓶壳体在外载荷作用下,变形比随着壁厚的增加而增大,随外载荷、力矩的增加而减小,最大应力随着壁厚的增加而减小且出现在壳体外表面,应力沿径向逐渐增大,沿轴向分布均匀,URES随着外载荷的增加而减小、沿径向逐渐减小,沿轴向分布均匀。研究结果可为饮料瓶壁厚的合理选择提供理论依据。     

气井环空带压对水泥环力学完整性的影响

受井下作业、油套管或封隔器泄漏等因素产生的井口环空带压,使高温高压气井水泥环密封完整性面临巨大 挑战。为此,基于弹性力学多层厚壁圆筒理论和摩尔库仑失效准则,建立了水泥环应力和失效计算模型,研究了环空 带压对水泥环胶结面应力和失效的影响。结果表明,环空带压将增大水泥环胶结面的切向拉应力,过大的切向拉应力 将导致水泥环失效。与此同时,井筒温度增加产生的切向拉应力也会增大水泥环失效风险。环空带压越大,水泥环安 全系数越低,且温度效应对安全系数的影响较小。对高温高压气井,可根据井身结构（地层水泥环套管）参数建立 水泥环安全系数图版,从而为确定合理的最大允许环空带压值提供依据,研究结果对提高气井井筒安全性、延长开采 寿命具有重要意义。     

组合壳体膜应力的简化计算

采用无力矩理论计算压力容器壳体中的膜应力,壳体材料的强度可以合理利用。传统的膜应力计算方法比较复杂,而计算研究点承受的外载荷的轴向分量是求解膜应力的关键。介绍了计算组合壳体各部位承受的外载荷的轴向分量的简便方法,进而求解膜应力。     

用积分平均方法求解压电圆柱壳内波的轴向传播

对压电圆柱壳体内波的轴向传播进行了研究。应用积分平均方法得到了一组位移和电势耦合的拟二维动力学方程,并且求解了这组方程。发现当波沿着圆柱壳体轴向传播时,物质的径向运动、轴向运动和电势的变化相互耦合,伴有频散现象;但是扭转运动可以独立表示,并且同电场无关,无频散现象。在得到频散关系的基础上,通过数值计算模拟出压电圆柱壳体在受到端部轴向应力脉冲激励后壳体内的轴向应力和电势分布图。还讨论了压电圆柱壳体半径比对波传播的影响。     

无缝钢管冷轧成型过程的数值模拟

本文采用非线性有限元法对无缝钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧过程包括稳定轧制和钢管冷轧脱模后各个位置的位移场和应力应变场.根据数值计算结果绘制了钢管的轴向、环向及径向应力分布,并根据应力分布特点解释了钢管在冷轧过程中,不同的减径量如何影响成品管直径和壁厚精度的机理.数值计算结果表明:不同减径量情况下,稳定轧制阶段减径量的大小对钢管内外壁径向应力影响较小;对于环向应力,减径量越大,钢管外壁环向拉应力越大,而内壁环向压应力则越来越小;轴向应力同样与减径量的大小成反比例关系.残余应力沿圆周方向有明显不同,较小的轴向拉应力和较大的径向拉应力有利于轧制后轴向变形,较小的减径量有利于接近理论壁厚,但冷轧脱模后钢管直径大于理论直径.研究成果对于无缝钢管冷轧成型工艺设计以和轧辊孔型设计具有参考价值.     

混凝土圆形冲切板的强度与变形计算

通过试验验证,圆形混凝土板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形,该变形反映了板在各个受力阶段的抗弯性能,也在很大程度上直接影响着冲切锥面上的应力分布和板面钢筋的抗冲切能力.建立了考虑受弯变形的板冲切破坏机构,提出板的极限强度由冲切锥抗冲切力和板在冲切时的抗弯能力组成.并对圆形冲切板的挠度分阶段进行了计算.对冲切板强度和变形的计算结果与实测值吻合良好.     

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。     

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.      

两端简支圆柱壳在径向冲击下的动力响应分析

对于两端简支短圆柱壳在余弦脉冲载荷作用下的初始动力响应，着重考虑膜力对其影响．推导了关于周向应力及轴向应力的动力方程，采用双Ｆｏｕｒｉｅｒ级数求解动力方程．计算结果表明，圆柱壳长度对膜力响应有着十分显著的影响，通常情况下，膜力随壳长的增加而增加     

柱壳在裂纹扩展与局部屈曲耦合下的破坏实验

通过实验首次观察到周向壁穿裂纹圆柱壳在压-弯组合载荷作用下裂纹扩展与局部屈曲耦合的破坏现象,获得了在这种破坏过程中圆柱壳承载能力随裂纹扩展的变化关系,为进一步从理论上研究这种复杂破坏问题提供了必要的实验依据．     

圆筒中渗碳诱发的扩散应力分析

以菲克第2定律为基础，研究了表面碳浓度恒定时碳由圆筒内表面向外表面扩散的浓度分布情况.运用固体力学理论推导在平面应变条件下圆筒中各扩散应力分量的表达式，分析了圆筒中渗碳诱发的径向应力、周向应力和轴向应力沿壁厚的分布规律，并讨论了圆筒内、外半径比对碳浓度及其扩散应力分布的影响.结果表明，圆筒的内、外半径比对其渗碳表面的碳浓度和扩散应力分布的影响不同.当圆筒的内、外径一定时，其渗碳表面的碳浓度随着渗碳时间增加而增大；径向应力始终表现为压应力；周向和轴向的应力分布相似，并在渗碳初期，处于圆筒内表面周向、轴向的应力达到最大值；随着渗碳时间的延长，从内表面向外表面渗透的过程中，其应力状态逐渐由压应力转变为拉应力.     

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.     

混凝土压力壳点支撑圆柱钢衬双轴失稳研究

应用Ｗ．Ｔ．Ｋｏｉｔｅｒ的初始后屈曲理论，研究混凝土压力壳内点支撑圆柱钢材在轴向及侧向外庄两种载荷同时作用下的临界载荷，后屈曲性态，并给出支撑点铆栓的合理布置间里。结果表明：点支撑圆柱钢衬的后屈曲性态较为复杂，它随轴向和环向的支撑间距比而变化，当此支撑间距比满足一定条件时，可使点支撑钢衬后屈曲呈稳定性态。     

圆型基坑的受力特征及计算模型

根据上海某圆形基坑施工监测结果,对圆形深基坑受力特点进行了分析,认为圆形基坑以承受环向轴压为主,与主要承受经向弯矩的条形基坑有本质区别,提出圆形基坑受力分析应采用中厚壳理论,对上海该工程实例的分析表明,依据中厚壳理论计算得到的基坑位移与实测结果基本吻合.     

输送液体的层压圆柱壳的自由振动

本文应用诺沃日洛夫的壳体理论,对输送液体的层压复合材料圆柱壳的自由振动进行了分析,在分析中忽略了壳体结构的切向及轴向惯性力的影响,考虑了壳体和液体的相互作用,导出了一般情况下的频率方程。实例中对两端简支双层正交异性材料薄片组成的圆柱壳的固有频率进行了数值计算,得到了一些有价值的结果。     

惯性熵理论在横观各向同性圆柱壳中的应用

在横观各项同性圆柱壳热弹耦合的自由振动问题中应用惯性熵理论,引入3个位移函数将自由振动问题的方程简化为4个二阶常微分方程,用含复宗量的修正贝塞尔函数解得到位移、温度和应力的表达式.结合圆柱壳内外表面自由的边界条件,得到圆柱壳自由振动频率方程.选用锌作为介质,通过数值计算圆柱壳无量纲最低阶频率发现:中径与长度之比较大的圆柱壳中,其厚度的变化对自由振动最低阶频率的影响较大;轴向半波数较大的模态下,圆柱壳厚度对最低阶频率的影响相对较大;圆柱壳壁越薄,周向波数的影响越大;最低阶频率会随着周向波数的增大先减小而后增大;周向波数的增大会将圆柱壳厚度对频率的影响放大.研究表明,惯性熵理论可更方便用来解决热弹耦合动力问题.     

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.     

内压作用下弯管应力的实验研究

采用电阴应变测量技术研究了带有初始随圆度的弯管在纯内压作用下的应力分布。实验结果表明,弯头横载面上的环向应力和轴向应力分布均呈相似的“Ｗ”型,但各点环向应力的绝对值均大于轴向应力。最大应力在外弧线的环向,比直管高出６２．７％,最小应力在中线弧处,为负值。这种应力分布情况也与弯管受平面弯矩时完全不同。