单壳体潜艇球柱组合壳结构强度特性研究

针对单壳体潜艇的球柱组合壳结构的强度特性,分别采用无矩和有矩理论建立了结构构件的力学模 型,推导了结构位移和转角的精确解.结合连接处的变形协调条件,给出了组合壳结构连接处的位移和转角公式.通过实例计算,分析了各项结构参数变化对组合壳强度的影响,结果表明:组合壳结构中的轴向力是诱导结构变形的主要因素,在连接处附件结构将产生两个变形拐点,其中近柱壳拐点为危险点.     

带内树状支承柱单层球壳的优化分析

采用遗传算法和拟满应力法,以结构总质量为目标函数,杆件截面积为离散变量,对某带内树状支承柱单层球壳实际工程进行优化分析.通过在强度、杆件稳定和刚度等约束条件下,对优化结果的比较分析及对优化后的球壳结构的几何非线性全过程整体稳定性分析,使设计方案更加经济合理.算例结果表明:刚度条件对球壳结构优化起控制作用,杆件稳定和结构整体稳定性不可忽视;对带内树状支承柱单层球壳结构,要使结构设计方案经济合理,进行优化分析和方案比较是必要的.     

球、柱壳组合结构的应力分析

本文根据球、柱壳组合结构的特点,采用半解析方法对其进行了应力分析.通过理论计算与模型试验的比较分析,证实了使用这种方法求解,不仅有效、可靠,而且精度较高.     

基于Ottosen准则的PC多梁式梁桥全过程分析

为了对预应力混凝土(PC)多梁式梁桥进行非线性全过程分析,采用弥散裂缝模式、Ottosen屈服准则和Hinton压碎准则描述混凝土的开裂、屈服和压碎等非线性变化,引入实体退化壳单元理论,对混凝土和普通钢筋采用分层壳单元模拟,预应力钢筋采用组合壳单元模拟,并根据位移协调性推导了预应力钢筋对组合壳单元刚度矩阵的贡献,提出了一种非线性组合―分层壳单元计算模型,并编制了相应的三维非线性壳单元计算程序.结合破坏性试验资料可知,非线性计算结果与试验数据吻合良好,极限荷载的相对误差约为0.13%;同时,普通钢筋和预应力钢筋应力发展规律的研究表明,对于PC多梁式梁桥这类薄壁结构,采用文中提出的非线性壳单元计算模型来研究其破坏全过程是有效的,此单元具有良好的数值稳定性和收敛性.     

预应力混凝土多梁式梁桥的非线性壳单元模型及极限承载力研究

本文研究了预应力混凝土多梁式梁桥的非线性壳单元计算模型,对多梁式梁桥进行了非线性全过程分析。采用弥散裂缝模式、Ottosen屈服准则和Hinton压碎准则描述混凝土开裂、屈服和压碎非线性性质后,引入实体退化壳单元理论,对混凝土和普通钢筋采用分层壳单元模拟,预应力钢筋采用组合壳单元模拟,并根据位移协调性推求了预应力钢筋对组合壳单元刚度矩阵的贡献,研究了一种非线性组合-分层壳单元计算模型,并编制了相应的三维非线性壳单元计算程序。结合破坏性试验资料可知,非线性计算结果与试验数据吻合良好,并对普通钢筋和预应力钢筋应力发展规律进行研究。研究表明对于预应力混凝土多梁式梁桥这类薄壁结构,采用本文提出的非线性壳单元计算模型来研究其非线性行为是有效的,此单元具有良好的数值稳定性和收敛性。     

核壳柱型ZnS/CdSe量子点的三阶非线性光学极化的参量相关特征

从理论上计算了在导带子带间跃迁时ZnS／CdSe柱型核壳结构量子点的三阶极化率。在有效质量近似下,利用量子力学的密度矩阵理论,采用无限深势阱模型,导出了柱型量子点的三阶非线性光学极化率的解析表达式,解三维薛定谔方程可得到电子的本征能量和波函数。通过数值计算,分析了ZnS／CdSe柱型核壳结构量子点的三阶极化率与量子点尺寸和入射光频率之间的关系。     

支撑环“有缝”模型的有限元静力分析

本文用轴对称壳有限元分析程序计算了具有支撑环的球、锥和柱壳的组合结构。支撑环和圆柱壳的连接形式比较特殊,即支撑环仅在两端与圆柱壳焊接,而在两者之间并无焊点相连,仅仅是贴合在一起。在以往的计算中都把两者当做一个实心的整体来计算,致使计算结果与实验结果很不一致,误差较大。本文提出了一种能反映支撑环和圆柱壳之间连结特点的所谓“有缝”摸型,并对这种模型进行了计算,求出的应力和变形与实验结果很接近,表明了计算模型和计算方法的可靠性,从而也对过去计算与实测结果不符合的原因给予合理的解释。     

组合结构波纹管膜片非线性大挠度分析

采用连续化方法在非线性大挠度理论的基础上,对应用于干气密封系统中的扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片进行了非线性大变形理论分析,根据板壳理论的修正迭代法对其进行了数值计算,对外周边固定,内周边自由的组合结构波纹管膜片进行了求解,同时通过二次近似解分析波纹管扁圆锥壳部分不同倾斜角的斜边的波形在圆弧最大挠度处的膜片非线性承载能力,并且在同一波形的基础上分析了波深、圆弧半径等参数在圆弧最大挠度处的膜片承载能力.随着组合结构波纹管膜片倾斜角的增加,膜片的挠度非线性增大,随着组合结构波纹管膜片的矢高的增加,膜片的挠度非线性增大,随着组合结构波纹管膜片的圆弧波长变长,膜片的挠度非线性增大.     

有中心集中荷载作用的任意变厚度的旋转扁薄壳的非线性弯曲

中心集中荷载作用的变厚度圆板或旋转扁壳的轴对称非线性弯曲,迄今鲜见研究成果.取三次B样条函数和对数函数为试函数,用配点法计算任意变厚度圆板的大挠度和旋转扁壳的非线性稳定.计算了中心集中荷载作用的圆板及它和反向均布荷载同时作用圆板且其中心挠度为零的特殊情形.给出了中心集中荷载作用下,线性或多项式型变厚度的圆锥壳、球壳或四次多项式型旋转壳的上、下临界荷载.等厚度圆板和球壳的计算结果同其他方法的结果做了比较.结果表明样条配点法有更高的精度和更大的荷载收敛范围.     

冲击荷载作用下WinMer地基上横观各向同性浅球壳的动力分析

对冲击荷载作用下Winlder地基上横观各向同性浅球壳的非线性动力响应进行研究.考虑壳的几何非线性,建立适合任意边界的Winkler地基上浅球壳受冲击荷载作用下的非线性运动微分方程;通过分析冲击荷载与浅球壳之间的弹性接触效应和利用正交配点法,研究冲击荷载作用下Winkler地基上壳体中点位移响应随Winkler地基刚度、撞击物的初始速度、撞击物接触点位置、壳体几何性质的变化规律.计算结果表明:随着撞击物体初速度增大,Winkler地基上浅球壳中点的位移响应随之变大,且浅球壳体几何性质的变化会引起壳中点位移的变化;撞击作用接触点位置亦对Winkler地基上浅球壳中点位移响应的影响很大.     

层合中厚非圆截面柱壳的非线性动力响应

基于Timoshere-Midlin假设及Hamilton原理,建立了层合中厚非圆截面柱壳的非线性控制方程,将空间变量用三角级数和正交配点法离散,时间变量用Newmark-β法离散,用迭代法求解.以两端简支L曲线截面层合中厚柱壳为例,讨论了径厚比、截面形状参数、材料弹性杨氏模量比和横向剪切变形等因素对层合非圆截面柱壳非线性动力响应的影响,且与采用ANSYS软件所得仿真计算结果进行了比较.研究结果表明,径厚比、截面.形状参数和材料弹性杨氏模量比对层合非圆截面柱壳非线性动力响应的影响比较大.     

基于壳梁组合单元预应力混凝土梁非线性响应

基于壳梁组合(SBC)单元,建立了预应力混凝土T梁非线性分析模型,并对其进行了破坏全过程研究,对梁体刚度折减、预应力筋应力重分布规律等进行了分析.基于分层壳单元和梁单元计算模式,对预应力筋采用SBC单元模拟,有效地模拟了预应力筋的空间预应力作用,对普通钢筋和混凝土采用分层壳单元模拟.采用Owen准则等描述了预应力混凝土T梁的屈服等材料非线性效应,并研制了相应的非线性计算程序.研究结果表明,该方法的计算结果与试验梁的试验结果吻合良好,非线性SBC单元方法用于预应力混凝土T梁分析是合适的,为此类工程薄壁结构的评定分析提供了一种较为有效的计算方法.     

层合非圆截面柱壳的非线性振动分析

在Timoshenko-Mindlin假设和Donnell型板壳理论基础上研究了层合非圆截面柱壳的非线性振动,得出了考虑剪切变形和面内转动惯量影响的层合非圆截面柱壳的一般非线性运动控制方程。对两端夹支椭圆截面柱壳,假设其振动形式解,用迦辽金法得到一组关于时间函数的非线性微分方程,以谐波平衡法求解,给出了数据计算结果,并就圆柱壳结果和已有文献作了比较。     

轴对称线布荷载作用下变厚度旋转扁薄壳的非线性稳定

针对轴对称线布荷载作用下变厚度板壳的大挠度的复杂计算,以三次B样条函数为试函数,用配点法计算变厚度旋转扁薄壳的非线性稳定.给出了在线布荷载作用下,线性或多项式变厚度的圆锥壳、球壳或四次多项式壳的上、下临界荷载.多数的解答同其他方法的结果做了比较(包括有限单元法).等厚度球壳的矢高为其厚度的6 052倍时,对上临界荷载的计算仍取得了收敛的数值结果.样条配点法具有精度高和计算程序通用的优点.     

基于区域分解的组合结构振动分析方法

提出了一种分析一般边界条件下组合结构动力学特性的区域分解法.首先,沿组合结构连接处和位移边界而将组合结构分解成若干自由子结构,并将子结构分解为一些规则子域,以获取组合结构的高阶振动特性;采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将子域界面的位移协调方程引入组合结构的能量泛函中,以使组合结构的动力分析问题归结为在满足分区界面位移协调条件下的无约束泛函变分问题.同时,采用区域分解法分析了不同边界条件的圆锥壳 环肋骨圆柱壳 圆锥壳组合结构的动力学特性,通过与有限元软件ANSYS的相应结果进行对比,验证了其计算精度和稳定性.结果表明,所提出的区域分解法具有高效率、高精度和良好收敛性等优点.     

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.     

带半球封头加肋圆柱壳的强度和总稳定性

本文提出了带半球封头加肋圆柱壳在静水外压作用下的总稳定性计算方法.该方法将球—柱结合处大肋骨视为弹性支承,恰当选择整个舱段总失稳型式后,用能量法求得理论临界压力.文中分析指出,在该类结构设计中,用“Π”型大肋骨代替通常采用的“T”型更为有利,并用模型试验进行了验证.     

铝电解槽三维热应力场非线性有限元分析

基于通用有限元软件ANSYS建立了某大型铝电解槽结构的三维实体模型和热应力场耦合分析的有限元模型. 考虑材料非线性和接触非线性的基础上对电解槽结构强度进行了仿真计算,给出了槽壳和摇篮架的应力、应变云图,分析了电解槽结构的变形规律,并提出了结构优化的途径. 以槽壳近似弹性体为目标,对不同组合载荷工况进行了反算,得出与实际更接近的荷载条件.     

组合柔性结构非线性柔性模型

根据组合柔性结构的结构参数对其变形特性的影响,对组合柔性结构进行了分类,并给出了组合柔性结构中柔性杆存在非线性变形的条件.考虑柔性结构的变截面特征和非线性变形的问题,对组合柔性结构的变形特性进行了分析,建立了变形求解的非线性柔性模型.最后设计并加工了一种柔性铰链-柔性杆组合结构,分别采用伪刚体模型、拟柔性模型和非线性柔性模型对其变形进行理论计算,同时采用静电驱动方式对组合柔性结构的变形进行测试.结果表明,非线性柔性模型的计算结果与实验测试结果最接近,证明了此模型和分析方法的有效性.     

斜拉网壳结构的非线性地震响应特性

斜拉网壳结构是新型结构类型,可实现用较小构件截面尺寸跨越更大空间的要求。据此推导了空间杆单元几何非线性刚度矩阵,简述了斜拉索非线性问题,给出了地震作用下斜拉网壳结构非线性地震响应计算策略;数值分析了该类结构非线性地震响应问题,并与网壳结构计算结果进行对比。