圆柱壳动态塑性扭转屈曲

圆柱壳动态塑性扭转屈曲王德禹（船舶及海洋工程系）本文研究刚塑性圆柱壳的动态扭转屈曲，文中将通过放大函数法给出屈曲模态的计算．１问题的描述考虑一刚塑性线性强化材料的圆柱壳，密度为ρ，长为Ｌ，半径为产，厚为Ｈ，壳体的右端有一质量为Ｍ的附着物，附着物绕壳体...     

结构弹塑性分支屈曲分析的近似方法

仿照压杆弹塑性分支屈曲分析的切线模量理论，把已进入塑性的的元的弹性模量 用相应的切线模量取代，从而将组合结构的弹塑性分支屈曲问题转化为变刚度组合结 构的弹性屈曲分析。给定材料的弹塑性物理关系．对进入塑性的单元，用０．６１８法搜 寻切线模量，通过数次迭代，即可求得弹塑性分支屈曲的临界载荷和相应的屈曲波 形。     

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。     

铰支柱的弹—塑性流—固砰击屈曲实验研究

对流－固砰击作用下两端铰支柱的弹－塑性动力屈曲了实验研究，通过分析铰支柱的弹－塑性响应规律，定义了柱的动力屈曲准则和动力塑性准则，并给出了相应的临界冲量值。同时，分析了不同长细比对铰支柱的弹－塑性动力屈曲性能的影响，考察了流－固砰击柱的与高速冲击和低速冲击所不同的动力屈曲特征。     

铰支柱的弹－塑性流－固砰击屈曲实验研究

对流－固砰击作用下两端铰支柱的弹－塑性动力屈曲进行了实验研究。通过分析铰支柱的弹－塑性响应规律，定义了柱的动力屈曲准则和动力塑性准则，井给出了相应的临界冲量值。同时，分析了不同长细比对铰支柱的弹－塑性动力屈曲性能的影响，考察了流－固砰击柱的与高速冲击和低速冲击所不同的动力屈曲特征。     

有初始缺陷的加肋薄壳的塑性稳定性理论

有初始缺陷的薄壳塑性屈曲问题同时包含了两种非线性因素：几何非线性因素和物理非线性因素。由于薄壳塑性失稳问题本身具有非线性和非保守的性质，再加上几何的和物理的这两方面非线性因素的交互影响，使这一问题的解决变得十分困难和复杂。 本文对于有初始缺陷的加肋薄壳在静水外压力下的塑性失稳提出一种理论分析方法。方法的实质是将这种塑性失稳的复杂的非线性问题用理论分析的方法化成为一系列的各向异性薄壳的弹性失稳问题；然后运用电子计算机来实现将一系列的各向异性线性弹性解去逼近一个非线性塑性解。这一方法曾用于解决环肋柱壳的总体弹塑性失［１］，肋问壳板弹塑性失稳，截顶环肋锥壳塑性屈曲；加肋柱形块壳塑性失稳以及厚壳塑性失稳等问题。这一方法的理论分析结果与实验结果比较符合［１］。 本文着重以环肋柱壳的塑性失稳为主要内容来说明这一方法的运用和结果。对于柱形块壳和环肋锥壳塑性屈曲只给出主要结果。     

十字型截面杆塑性屈曲的精确解

对初始各向同性且率无关的材料，用Ｊ２流动理论求得了十字型截面杆扭转屈曲的三维解析精确解，比较精确解和用板理论得到的近似解，证明了用板理论求解板的塑性屈曲问题是足够精确的，由此证明了塑性屈曲佯谬并不是板理论的误差所引起的。     

复合材料夹层板的塑性屈曲

本文采用各向同性强化的塑性流动理论，建立了正交各向异性软夹心的夹层板塑性屈曲方程，并计算了四边简支矩形夹层板塑性屈曲临界载荷。     

有初始原岩应力的弹粘塑性岩土介质中圆柱形孔扩张问题解析解

岩土体中一般都存在原岩应力,且大多岩土材料都具有弹性粘塑性性质.文章考虑有初始应力的情况下,求解弹粘塑性无限介质中长圆柱形孔受力扩张问题;将岩土介质视为弹粘塑性体,采用弗洛依登塔尔(Freudenthal)弹粘塑性本构方程,通过拉普拉斯变换和逆变换手段,得到孔周应力的弹粘塑性解析解以及粘塑性半径与时间的关系表达式;从解的结果来看,应力与时间相关,随时间变化,但最终趋于稳定;粘塑性区半径随时间增长也渐渐缩小,最后趋向稳定.     

边界条件对曲板塑性屈曲的影响

借助边梁模拟曲板边界条件，对矩形曲板的每一个边界引入四个边界约束参数，基于分支屈曲理论和形为理论，通过数量级分析，讨论了边界约束对曲板塑性屈曲载荷的影响范围；利用统一的三角级数和能量法，研究任意边界条件下圆柱曲板的弹塑性屈曲；通过算例讨论了曲率，厚度及边辊约束等参数对曲板塑性屈曲的影响。     

导弹弹射系统中缓冲制动锥的轴压特性

针对壁厚线性变化的制动锥,提出了等效壁厚概念,并按分段能量等效的方式得到了考虑应变强化效应的制动锥轴压力学模型.同时采用理论分析、有限元计算和实验手段研究了弹射系统中缓冲制动锥的轴压变形和力学行为,3种方法得到的结果基本一致.所提出的制动锥轴压力学模型可为制动锥的工程设计、性能预测以及武器系统的发射动力学分析提供参考.     

磁流变液在圆管内的压力驱动流动

用Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变行为;基于动量方程,分析了磁流变液在圆管内的压力驱动流动, 得到了流速和流量表达式,为圆管磁流变器件的设计提供了理论依据。研究结果表明：磁流变液具有粘性和粘塑性流体特性;磁流变液在圆管内的流动呈粘塑性流动;流速沿磁场方向分段呈现抛物线和等速直线分布;流量可由外加磁场连续调节。     

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。     

单层倒悬链型柱面网壳的非线性稳定性研究

针对拱准线形式为悬链线的单层倒悬链型柱面网壳结构,首先对比分析了其常见的3种网格形式的稳定性能,确定了一种合理的网格布置形式,然后与单层圆柱面网壳的稳定性作了比较,最后进行了大规模的参数分析,较全面系统地研究了单层倒悬链型柱面网壳的静力稳定性,包括长宽比、矢宽比、杆件截面尺寸、初始几何缺陷和荷载不对称分布各参数对结构极限荷载的影响.研究表明:常见网格形式的单层倒悬链型柱面网壳,以斜杆I型的整体稳定性能最好,且相比单层圆柱面网壳,其刚度和极限承载力都得到了较大的提高;长宽比、矢宽比对单层倒悬链型柱面网壳极限承载力影响显著并具有良好的规律性,结构横向加劲肋间距应小于横向宽度;网壳极限承载力与截面等效刚度呈线性关系;初始几何缺陷对结构影响较显著,当缺陷达到波宽的1/300时,网壳极限荷载最大降低达57%;结构对不对称荷载作用不敏感.     

层合中厚非圆截面柱壳非线性动力稳定性分析

基于Timoshenko-Midlin假设及Hamilton变分原理,建立了层合中厚非圆柱壳的非线性运动控制方程,采用伽辽金技术,得到仅含时间参数的Mathieu型方程,然后应用增量谐波平衡法进行求解.数值计算中,以两端简支L曲线截面层合中厚柱壳为例,讨论了截面形状参数、几何非线性和横向剪切效应等因素对层合中厚非圆截面柱壳非线性动力稳定性的影响.结果表明:这些因素对层合L曲线截面中厚柱壳的非线性主要动力不稳定区域有较大影响.     

层合中厚非圆截面柱壳的非线性振动分析

基于Timoshere-Midlin假设和壳的非线性理论,建立了层合中厚非圆柱壳的非线性运动控制方程,采用伽辽金技术和谐波平衡法对问题进行求解。数值计算中,以两端简支L曲线截面中厚柱壳为例,讨论了截面形状参数、径厚比等因素对层合中厚非圆截面柱壳非线性幅频响应的影响,且与有关文献进行了比较。     

外压作用下圆柱壳的塑性初始后屈曲

本文基于塑性流动理论,利用 Hutchinson 的塑性初始后屈曲方法,研究了无缺陷圆柱壳在均匀外压作用下的弹塑性后屈曲性态.壳体材料为任意幂次强化模型.计算结果表明,对于直径厚度比 D/t<40的一类壳体,必须要考虑塑性变形,而且由此表现出来的后屈曲性态和弹性情况完全不同,它存在有压力极限值,对几何缺陷的敏感比较显著.     

反对称正交铺层剪切圆柱壳在轴压下的屈曲分析

给出了反对称正交铺层剪切圆柱壳广义 Donnell大挠度方程 ,运用位移型摄动技术构造了圆柱壳在均匀轴压下的屈曲全局渐近级数解 ;运用奇异摄动技术分析了圆柱壳端部边界层方程和奇异摄动解 ,对计及横向剪切复合材料圆柱壳或部分圆柱壳的非线性弯曲或屈曲进行了精确分析 .同时 ,结合典型算例讨论了横向剪切变形、Batdorf数、径厚比、长径比、铺层数和弹性模量比对圆柱壳屈曲性态的影响 .结果表明 ,本文方法能有效地预测剪切圆柱壳的屈曲性态     

不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性

为分析不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性,基于Love壳体理论,利用Hamilton原理建立了旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。并采用Galerkin方法对系统进行离散,将系统简化为常微分方程系统。引入振型函数,分别分析了简支-简支、固支-简支、自由-简支、固支-固支等几种不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的内力和固有频率特性。分析结果表明:薄壁圆柱壳的薄膜内力远大于弯曲内力;几何参数、边界条件、转速等参数对旋转薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响。     

环向加筋圆柱壳轴向不均匀冲击响应

对轴向不均匀冲击载荷下环向加筋圆柱壳的动力响应进行了研究．在考虑了壳体及加筋肋骨的剪切变形和转动惯性的情况下,运用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理推导出了壳体－肋骨系统的运动方程,并且采用一种半解析有限差分法进行求解．着重探讨了加筋肋骨对环向加筋圆柱壳动力响应的影响．