侧压下含缺陷功能梯度材料圆柱壳的屈曲

本文采用圆柱壳Donnell方程和前屈曲一致理论,研究了侧压作用下含缺陷功能梯度材料圆柱壳的屈曲问题,计及前屈曲效应和材料物性温度相关性的影响,结合伽辽金原理,给出了功能梯度材料圆柱壳的临界屈曲条件。数值结果考虑了缺陷、组分参数、温度和壳体尺寸对屈曲的影响。     

功能梯度圆柱壳的屈曲问题

功能梯度材料是21世纪最有发展前景的新型材料之一,通过材料组份的梯度变化使其具有特殊的力学、热学特性。近年来,功能梯度材料与结构的研究已引起国际学术界广泛关住。对功能梯度圆柱壳的屈曲问题进行了研究。建立了功能梯度圆柱壳的几何方程、本构方程、平衡方程,得到了该圆柱壳的临界屈曲荷载,并对产生屈曲的因素进行了分析讨论。     

轴压-弯曲联合荷载下功能梯度材料圆柱壳的屈曲

将理论分析和数值模拟相结合,研究了轴压-弯曲联合荷载作用下功能梯度材料圆柱壳的屈曲行为.以经典Donnell壳体理论为基础,得到功能梯度材料圆柱壳的屈曲控制方程,并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件.理论计算结果表明,弯曲屈曲临界荷载随轴压荷载的增长线性递减,材料组分中陶瓷含量的增加有利于结构屈曲临界荷载的提高.理论结果与有限元软件ABAQUS的数值结果相吻合,验证了理论的可靠性.     

轴压功能梯度材料圆柱壳的弹、塑性屈曲分析

功能梯度材料板壳弹性屈曲领域研究已取得许多卓有成效的成果,而弹塑性、塑性屈曲问题的研究却鲜有报道。针对功能梯度材料圆柱壳的弹、塑性屈曲问题,采用有限元软件ABAQUS开展了数值模拟与分析。分析中采用叠层模型,定义材料沿厚度方向的梯度特性,计入材料的物理非线性和前屈曲几何非线性的影响。计算得到弹、塑性功能梯度材料圆柱壳的屈曲临界荷载和变形模式,给出了壳体从弹塑性屈曲到塑性屈曲的转化过程,并对屈曲类型对应的区域进行划分,研究了壳体厚度、组分参数对屈曲临界状态的影响。     

阶跃荷载下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力稳定性

针对阶跃轴压和阶跃侧压下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力屈曲问题,由能量原理推导非线性动力平衡方程,采用变步长四阶Rugge-Kutta法进行求解,得到结构的响应曲线,结合B-R动力屈曲准则给出屈曲临界状态.数值结果表明:阶跃荷载下结构变形存在一占优模态,该模态相应的结构响应发生最早,且幅值最大;阶跃轴压和侧压荷载下结构的非线性动力屈曲荷载与其相应的线性静力屈曲荷载十分接近;在阶跃轴压荷载情况下,动力荷载将激发比静力荷载更高阶的屈曲模态;增加陶瓷组分含量将提高结构的动力屈曲荷载;线性温度分布与实际热传导温度场得到的临界荷载较为接近.     

阶跃载荷下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力稳定性

本文研究了阶跃轴压和阶跃侧压下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力屈曲问题。非线性动力平衡方程由能量法推导,并采用变步长四阶Rugge-Kutta法进行求解,得到结构的响应曲线,结合B-R动力屈曲准则给出屈曲临界状态。数值结果表明：在阶跃载荷作用下,存在一结构变形的占优模态使得结构响应最早发生,且其幅值也最大。阶跃轴压和侧压载荷下结构的非线性动力屈曲载荷与其相应的线性静力屈曲载荷十分接近。在阶跃轴压载荷情况下,动力载荷可能激发比静力载荷更高阶的屈曲模态。此外,文中还讨论材料组分与多种热环境对动力屈曲的影响。     

功能梯度圆柱壳的弹塑性屈曲

研究了功能梯度材料(FGM)圆柱壳在轴向均匀压缩载荷作用下的弹塑性屈曲行为.基于线性混合强化弹塑性模型,给出FGM圆柱壳的材料特性表达式和弹塑性本构方程.引入Hamilton原理,将FGM圆柱壳的弹塑性屈曲行为转化为求解辛空间的特征值问题.进一步利用分叉条件计算出正则方程广义特征值对应的屈曲临界载荷,联合屈服条件获得屈曲壳的弹塑性分界面位置.并讨论了材料梯度参数、结构几何参数对弹塑性屈曲临界载荷和弹塑性分界面的影响.     

功能梯度多级加筋圆柱壳的轻量化设计

为了提高圆柱壳的承载能力,提出一种功能梯度多级加筋圆柱壳.通过等效原理推导功能梯度多级加筋圆柱壳的等效刚度,并基于等效刚度模型计算其临界屈曲荷载.建立考虑结构部件尺寸与功能梯度组分材料分布的多级加筋圆柱壳轻量化设计模型.采用粒子群算法对其进行优化设计,并基于有限元特征值屈曲分析对优化结果进行验证.结果表明,优化后功能梯度多级加筋圆柱壳质量明显减少,且其承载性能表现优异.算例验证了功能梯度多级加筋圆柱壳优化设计方案的实用性与安全性.     

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.     

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。     

粘塑性受扭圆柱壳在外压下的屈曲

应用Ｂｏｄｎｅｒ－Ｐａｒｔｏｍ粘塑性构方程，研究受扭圆柱在外压下的屈曲问题。文中将每一瞬时的粘塑性壳体看成一正交各向异性圆柱体，进而将屈曲问题转化为一齐次线性方程的求解。本文主要研究应变率的效应，并忽略惯性项的影响。     

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。     

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。     

复合材料层合圆柱壳的径向脉冲屈曲

针对无限长复合材料导合圆柱柱壳或圆环受均匀性向脉冲冲击作用下的动力屈曲，采用Ｌａｇｒａｎｇｅ方程导出包含横向剪为形和转动惯量的屈曲控制方程，由四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法所得的数值结果，寻找占优屈曲模态数及对应于允许初缺陷放大值时的临界冲击速度，通过算列，讨论了横向剪切变形，转动惯量，铺层角度等因素对角铺设层圆柱壳动力工的影响。     

理想刚塑性圆柱壳在轴向冲击作用下的动态非轴对称屈曲

采用包含轴向坐标ｘ和环向坐标θ的屈曲模态,通过最估模态的分析得到了理想刚塑性圆柱壳在轴向冲击载荷作用下,发生轴对称的及多种非轴对称屈曲模态时的临界速度,并进一步了临界速度与径厚比的关系。     

复合材料圆柱壳的轴向非对称冲击动力屈曲

由Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出色含初始几何缺陷的复合材料圆柱壳的非线性动力方程;Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法得到以位移形式表达的动力屈曲控制方程,通过有限差分方法求解,并由类似Ｂ－Ｒ准则方法判断动力屈曲是否发生,讨论了冲击速度、初始几何缺陷等因素对动力屈曲可能产生的影响,结果表明,冲击速度较高时,应力波对动力屈曲的特征有显著影响,初始几何缺陷使得动力屈曲更易发生。     

圆柱壳体在移动集中荷载作用下的稳定性

考虑了横向剪切力和切向位移的影响，给出任意长圆柱壳在动荷载下的非线性稳定性方程，采用小扰动法级数展开，通过Ｌａｐｌａｃｅ变换求解，利用边界条件得出移动环荷载下的临界荷载。