环肋圆柱壳在均匀静水外压力下的弹塑性失稳

本文分为三部分。第一部分：对环肋圆柱壳在均匀静水外压力下的弹塑性失稳理论中的几个主要问题进行了讨论。第二部分：用塑性力学的形变理论和增量理论对各向同性硬化材料（同时考虑了材料的可压缩性影响）,在 Ｓｈａｎｌｅｙ的继续加载的提法下推导得出（１）环肋圆柱壳的肋间壳板弹塑性失稳的临界载荷公式,（２）环肋圆柱壳总体弹塑性失稳的临界载荷公式,（３）用大挠度分析方法推导得出具有初始缺陷的环肋圆柱壳的弹塑性总体失稳和肋间壳板弹塑性失稳的临界载荷公式。第三部分：报导了六个金属车制环肋圆柱壳模型在静水外压力下失稳的实验情况。实验结果与本文所提供的理论公式的预测结果进行了比较和讨论。     

水下环肋圆柱壳的振动耦合频率影响因素分析

在Flügge理论的基础上,考虑流体的影响,通过波动法推导出静水压力下环肋圆柱壳耦合振动特征方程,并利用牛顿迭代法求得耦合振动频率。将静水压力下圆柱壳与环肋圆柱壳的计算结果进行了对比,验证了本文方法的正确性和有效性。通过算例分析了在不同边界条件下,环肋形式、静水压力、圆柱壳尺寸、环肋尺寸和环肋数目等因素对静水压力下环肋圆柱壳耦合频率的影响。研究结果表明:在静水压力下,肋条的存在增强了圆柱壳的振动强度,耦合作用的存在降低了圆柱壳的振动强度。连续静水压力下,随着静水压力的增大,圆柱壳的振动强度不断减弱;圆柱壳尺寸、肋条尺寸和环肋数目的改变在不同程度上改变了圆柱壳的耦合频率。     

Timoshenko环梁加强圆柱壳的稳定性

研究了环肋的剪切效应对环肋圆柱壳总体稳定性的影响。引入描述环肋变形的四个广义位移及其对应的壳体变形的四个广义位移,采用Timoshenko环梁理论来分析环肋变形,应用Ritz法对环肋圆柱壳的总体稳定性进行了研究。给出的临界载荷数值结果与文献的实验值吻合较好。计算结果还表明对于外部均匀承压的环肋圆柱壳,环肋的面内剪切变形对较低环向屈曲波数下的总体失稳临界载荷影响是微小的,但对较高环向屈曲波数下失稳载荷的影响是明显的。     

偏心肋骨刚度对环肋功能梯度圆柱壳稳定性的影响

基于唐奈(Donnell)薄壳理论,考虑肋骨偏心影响,采用能量法推导静水压力下环肋功能梯度圆柱壳稳定性特征方程,并利用MATLAB软件求解特征方程,得到静水压力下环肋圆柱壳的屈曲临界载荷。通过与已有文献的对比分析,验证了本文计算方法的正确性。算例分析了静水压力下,考虑肋骨偏心的环肋功能梯度圆柱壳在不同周向波数、幂率指数、壳体长径比、肋骨型号和肋骨间距与半径比等情况下,屈曲临界载荷的变化规律。研究结果表明:圆柱壳屈曲临界载荷随着肋骨间距与半径比增大而减小,随肋骨刚度的增大而增大;肋骨刚度越大,肋骨偏心对圆柱壳稳定性的影响越显著。     

弹性约束硬涂层圆柱壳自由振动的半解析模型

为准确描述弹性约束下硬涂层圆柱壳复合结构的自由振动行为,本文在考虑弹性约束的基础上,以硬涂层圆柱壳为研究对象,采用Rayleigh-Ritz法对弹性约束硬涂层圆柱壳的自由振动进行半解析建模,提出一种离散非均布刚度弹性约束模型以有效模拟实际螺栓连接。以涂敷NiCoCrAlY+YSZ的硬涂层圆柱壳结构为例,将半解析计算和测试结果进行对比分析。结果表明,固有频率的半解析值与实验值基本一致,最大和最小偏差分别为4.57%和0.03%,验证了弹性约束硬涂层圆柱壳自由振动半解析模型的合理性;与经典固支约束条件对比模态振型结果,进一步验证该弹性约束模型的适用性。     

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.     

基于有限条模型圆柱壳动态响应及灵敏度分析

选取圆柱壳结构作为研究对象,针对圆柱壳结构特征,提出采用有限条法建立圆柱壳结构的动力学模型,基于该模型,采用模态叠加法计算其动态响应,运用双模态叠加法计算响应灵敏度,并对计算结果进行了相应的分析.     

带框架肋骨圆柱壳振动特性分析

基于Flügge壳体理论,采用波动法建立带框架肋骨加筋圆柱壳数学模型,对其自由振动特性和频响特性进行研究.相比于传统的采用梁模型或平摊法处理环肋,采用圆环板模型研究任意尺寸的环肋.根据肋骨、激励力位置对圆柱壳离散并将激励力作为边界条件处理,对离散子构件运用不同理论分析后通过连续条件组装所有子构件得到运动方程.与有限元结果对比验证本文方法的正确性,在此基础上分析不同惯性矩的框架肋骨对圆柱壳振动特性影响.结果表明:框架肋骨惯性矩高于普通肋骨2倍便影响圆柱壳振动特性,高于512倍时则与舱壁作用相同.     

环肋圆柱壳的自由振动特性

研究了环向肋骨沿壳体轴向任意布置、无横向偏转的环肋圆柱壳自由振动特性。基于Sander壳体理论,采用Rayleigh-Ritz能量法推导出环肋圆柱壳自由振动的固有频率特征方程。经过与各向同性圆柱壳的固有频率进行对比,验证了本文研究的有效性和正确性,计算了两端简支与一端固支一端自由等不同边界条件下壳体的固有频率,分析了加肋位置及边界条件对圆柱壳振动频率的影响。研究结果表明:加肋对圆柱壳的固有频率有显著提高,两端简支边界条件下的频率大于一端固支一端自由边界条件的频率;肋骨位置对于频率的影响明显,主要表现在壳体长度与半径比值较小、壳壁厚度与半径比值较大的情况下。     

地下管道三通地震应力分析

采用反应位移法和圆柱壳有限元模型对地下管道三通地震应力进行了分析，计算结果与实验结果吻合较好，得出了一些有益的结论。     

蜂窝结构圆柱壳体模态密度

本文对蜂窝结构圆柱壳体模态密度进行了理论和试验研究,建立了蜂窝结构圆柱壳体模态密度的计算公式,根据等效圆柱壳概念,该公式可用于计算蜂窝结构圆锥壳体的模态密度,理论计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

具有椭圆孔圆柱壳的稳定性

用实验方法研究了椭圆形开口对圆柱壳轴压屈曲载荷的影响,并根据实验结果提出了计算具有椭圆开口的圆柱壳轴压屈曲载荷的经验公式。     

轻质点阵夹层圆柱壳的设计与分析

目前,蜂窝夹层和泡沫夹层的圆柱壳比较常见,而具有更高比刚度和比强度的拉伸主导型点阵材料的夹层圆柱壳却鲜有报道。该文对点阵夹层圆柱壳的力学性能进行了研究,利用点阵材料的均质化等效理论,建立了点阵夹层圆柱壳的刚度模型和强度模型,并与有限元商业软件的计算结果进行了对比验证。结果表明,拉伸主导型点阵材料作为芯子的圆柱壳具有比传统蜂窝芯子圆柱壳更好的力学性能,相同承载能力下可实现减重25%以上。利用缠绕与二次固化成型工艺,制备了双蒙皮点阵夹层圆柱壳结构。试验表明,该结构的承载力和刚度比国外同等尺寸和重量的网格加筋圆柱壳提高了3倍以上。     

用样条有限元法分析旋转壳

本文用样条有限元法分析了旋转壳,计算了圆柱壳的边界效应,固有振动,并把这种方法应用到人字支撑的旋转壳上,给出了计算公式。     

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.     

基于离散加筋理论的纵环加筋圆柱壳轴压 后屈曲缩尺模型研究

针对新型干式煤气柜柜体（大型薄壁纵环离散加筋圆柱壳）轴压后屈曲的缩尺模 型设计和相似预报问题,基于离散加筋理论与结构体系的总能量推导出结构轴压后屈曲的广 义相似条件和缩尺原理公式 .对含不同初始缺陷类型和模型材料的纵环加筋圆柱壳,开展轴 压后屈曲不完全相似模拟研究. 研究表明：纵环加筋圆柱壳缩尺模型的轴压后屈曲特性,结合 结构轴压后屈曲不完全相似的相应缩尺原理公式,能较好地预测其原型结构轴压后屈曲的结 果. 当模型与原型的材料泊松比相同时,模型能准确预测其原型的轴压后屈曲特性. 随着模型 与原型的材料泊松比偏差增大,预测原型的后屈曲特性与其原型结果的偏差逐渐增大 . 提出 的缩尺模型设计方法和缩尺原理公式,适用于不同初始缺陷类型和模型材料的纵环加筋圆柱 壳轴压后屈曲相似预报,为实际工程中类似结构轴压后屈曲缩尺模型设计和试验提供参考.     

爆炸荷载作用下土埋圆柱壳动力屈曲分析

为研究爆炸动载作用下土中圆柱壳结构的动力稳定特性, 依据爆炸动载作用下土埋圆柱壳的受力特征,建立了考虑土与圆柱壳相互作用的土弹簧-柱壳计算模型,应用非线性有限元方法进行了数值计算。在圆柱壳结构动力屈曲过程数值分析的基础上,运用B-R屈曲准则判定土埋圆柱壳在爆炸动载作用下的屈曲临界荷载,并重点讨论了土层变形性质对圆柱壳屈曲荷载的影响,得到了土中圆柱壳屈曲荷载和土体弹性常数K的定量关系。结果表明,屈曲荷载随土体弹性常数的增大而非线性增大。     

纵环加筋圆柱壳塑性屈曲分析

采用Mises屈服准则和塑性形变理论,基于能量原理对纵环加筋圆柱壳的塑性屈曲进行了分析,给出了简明的临界压力求解公式并讨论了壳板塑性屈曲、肋板局部塑性屈曲和环筋柱壳塑性屈曲等几种特殊情况.计算结果表明,本文方法具有较好的精度和通用性.     

加环肋及纵肋非均匀圆柱壳轴对称变形的迁移矩阵法

本文用迁移矩阵法求解了加环肋及纵肋非均匀圆柱壳在任意边界条件下的轴对称变形问题。文中导出了加环肋及纵肋圆柱壳元的迁移矩阵。最后,问题归结为求解一个二元一次代数方程组,计算既简便又迅速。     

环肋圆柱壳在静水压力下承载能力的实验研究

本文讨论了短圆柱壳壳板轴对称屈服破坏的特点。并分析和指出:按“规则”计算短圆柱壳破坏压力误差较大有一定的必然性,主要原因是没有考虑 K_2~0的影响。文中计算了个47机加工模型和26个滚焊模型。全部计算和分析表明:文[1]方法不仅在适用材料及参数的范围方面比“规则”更广,且与试验的吻合程度也好于“规则”。