圆柱壳体液压屈曲问题的研究

本文从弹性力学基本方程导出圆柱壳体屈曲的基本方程,并将这个方程应用于各向异性材料的叠层壳体,计算表明,经典理论和本文方法有较大的差别.     

集中载荷作用下超静定等强度梁的体积优化设计

利用阶梯折算法，研究了集中载荷作用以及几何约束条件下，一次超静定等强度梁的体积优化设计．用实例给出了在集中载荷作用下的等强度梁与等截面梁的体积对比.     

基于有限元法的带肋圆柱壳结构的强度分析

用有限元法对带肋圆柱壳结构典型跨跨中和肋骨根部的12个应力值进行了分析,在典型跨跨中的6个应力中, 外表面上第3主应力的绝对值(TBMAX3)总是最大,在典型跨肋骨根部的6个应力中,内表面上第3主应力的绝对值(BLMAX3)总是最大.故在对带肋圆柱壳结构进行强度评价时分别选用TBMAX3和BLMAX3作为强度评价的依据.TBMAX3和BLMAX3随网格单元尺寸的减小有增大的趋势,当单元尺寸分别减小到160 mm和20 mm时,TBMAX3和BLMAX3的数值分别趋于稳定.本文的研究对带肋圆柱壳结构的强度分析与设计具有一定的指导意义.     

非圆柱壳体静动力特性分析

基于板壳理论,用有限元法对非圆柱壳体静动力特性进行了分析,比较了不同结构形式和结构参数的非圆柱壳的应力分布和承载能力;对圆柱壳部分提供了解析式;为便于工程设计使用,探讨了简便算法,并比较了三种算法的结果;通过模型实验,进一步验证了理论分析的可靠性．     

带肋圆柱壳结构强度灵敏性有限元法分析

采用基于有限元法的不确定性灵敏性分析方法对带肋圆柱壳结构强度的灵敏性进行分析研究.通过比较概率灵敏度图、散点图以及相关系数的计算结果,认为壳板厚度,均匀外压、肋间距、内径为影响带肋圆柱壳结构强度的灵敏性因素,其他因素为非灵敏性因素.因此,在对带肋圆柱壳结构进行可靠性分析与设计时,可以选择这4个变量为随机变量,其他变量作为定值处理,以减少随机变量的数目,提高分析效率.     

非圆柱壳体静动力特性分析

基于板壳理论,用有限元法对非圆柱壳体静动力特性进行了分析,比较了不同结构形式和结构参数的非圆柱壳的庆力分布和承载能力,对圆柱壳部分提供了解析式,为便于工程设计使用,探讨了简单算法,并比较了三种算法的结果;通过模型实验,进一步验证了理论分析的可靠性。     

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。     

环肋圆柱壳应力计算中某些问题的研究

本文从理论上阐明了通常都是γ<1的力学意义,并说明在某些特殊情况下γ可以大于1的力学意义,模型实验证明了γ>1的情况确实存在,具体求得了γ不同时的五种弯曲微分方程的通解和积分常数。通过了计算机系列计算,分析了γ值对应力与挠度的影响。并由此建议潜艇建成后,如要在船台上进行内水压试验,应适当加大试验压力值。     

先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析

基于精细三角形Mindlin板单元构造了用于先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析的三角形复合材料加筋平面壳单元.肋骨和蒙皮采用了相同位移插值形函数,保证两者变形协调性的同时,又放松了肋骨转动的约束.肋骨放置的数量、位置和角度可以任意,为结构的单元网榕剖分带来了很大便利.通过算例验证了该协调独立转角加筋板壳单元的有效性,特别是在分析高肋格栅结构时有较高的精度.最后分析了内外加筋形式对等格栅加筋柱壳稳定性的影响.     

各向异性多层圆柱壳与极角无关的应力和变形

讨论了各向异性多层圆柱壳与极角无关的应力和变形分析方法,并导出了挠度的常微分方程,给出了应力和位移的分析解和缠绕式纤维增强及层圆柱壳的相应计算公式。     

多射孔对套管-水泥环结构强度的影响

结合油井试采工程实际问题,研究了圆形和椭圆形两种形状的多个射孔对套管-水泥环结构强度的影响.给出了外压作用下的双层长圆柱壳结构开任意形状的单个贯穿孔问题的理论解,并用有限元软件ANSYS分别对具有圆形及椭圆形两种形状的单个射孔及多个射孔的套管-水泥环结构在受横向均布外压作用下的孔边应力进行了数值计算.计算结果表明,开单孔情况套管的最大应力的数值解与理论解很接近,每米分布40个圆形射孔情况下的套管-水泥环结构强度比每米分布八个椭圆形射孔情况提高20%以上,因而较为合理.     

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。     

初应力圆柱薄壳的小变形动力学

用数值特征描写任意曲率柱形薄壳中的初应力,并利用变分方法建立了初应力对附加的小变形有影响的控制方程及边界条件,得到了体外预应力混凝土柱形薄壳在环向初应力数值特征下的固有频率解.     

含阻振质量基座的圆柱壳隔振特性

依据混合方法的基本原理,将计算模型划分为统计子系统和确定子系统,并给出混合方法的系统方程.应用能量平衡原理及互易原理,求解系统方程的能量,进而获得混合计算模型的响应预报.与统计能量法相比,该计算模型具有相对较少的自由度、较高的计算效率和精度.数值计算和模型试验结果表明：阻振质量基座对双层圆柱壳结构具有明显的隔振特性,采用含阻振质量的基座结构能有效阻隔结构中振动波的传递.     

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。     

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.     

深水中复合材料椭圆柱壳声辐射的数值分析

用有限元／边界元法分析深水中复合材料椭圆柱壳的声辐射．首先利用有限元分析壳体的受迫振动,然后提取壳体表面（耦合面）数据,作为声场分析的边界条件,并计及流-固耦合作用,从而可用边界元计算壳体的辐射功率以及壳体表面、近场和远场声压,结果表明系统的耦合振动模态对于其辐射声场具有重要影响．     

水中纵向加肋圆柱壳体的自由振动

以浸没于水中的弹性加肋薄圆柱壳为研究对象，考虑介质与结构振动的耦合效应，研究耦合系统的自由振动特性．基于Kennard薄壳理论、Helmholtz方程以及壳壁外表面的运动协调条件，并借助Dirac—δ函数引进肋骨对壳体的作用力，从而建立耦合系统的运动方程．通过傅氏积分变换，进而得出系统的频率方程．采用沿实波数轴搜索求根的方法，重点分析了水下无限长纵向加肋薄圆柱壳的自由振动特性．结果表明：水中无限长纵向加肋圆柱壳体内存在三个自由传播波。