圆柱壳受均布任意冲击速度时的塑性动力屈曲研究

本文首先讨论了王仁等提出的结构塑性动力屈曲的能量准则,将其含义作了某种延伸,使之适用于直接屈曲以外其它类型的动力屈曲。然后,用推广了的能量准则讨论任意冲击速度下圆柱壳的塑性动力屈曲。已有的有关圆柱壳径向冲击屈曲结果可归结为本文特例。     

圆柱壳受不对称径向冲击时的塑性动力屈曲分析

本文发展了Lindberg、Duffey等人的思想,考虑不对称冲击下圆柱壳的塑性动力屈曲问题,旨在研究内凹变形与屈曲的关系。用能量法导出了不对称基本变形的微分方程,近似地将之与对称情形下屈曲扰动控制方程联合,构成一个初值问题,然后进行数值求解。考虑了壳厚变化,放弃了屈曲过程中速度保持不变的假定(对称情形中采用)。本文的研究结果很好地解释了高速冲击时倒塌模式上无屈曲波形,屈曲波形遍布加载范围内且并不明显减弱,局部冲击临界速度高于对称情况形下临界速度等许多实验与已有的分析结果,从而明确了屈曲在塑性动响应中的地位。     

基于混合变量传递函数方法的圆柱壳屈曲分析

提出了一种分析正交各向异性圆柱壳和阶梯圆柱壳稳定性问题的混合变量传递函数方法。首先在壳体环向利用三角级数对位移变量进行展开 ,利用Fl櫣ｇｇｅ薄壳理论和变分原理 ,建立圆柱壳的平衡方程 ,找出对偶力变量 ,将平衡方程写成混合变量形式 ;通过定义混合状态变量 ,建立了系统的状态空间方程 ;然后利用传递函数方法 ,得到了具有任何轴对称边界条件轴压圆柱壳屈曲问题的解析解 ;最后通过位移连续和力平衡条件 ,得到了阶梯圆柱壳屈曲问题的解。理论解推导过程表明此方法在引入边界条件和进行阶梯圆柱壳求解时非常方便。算例分析的结果验证了本方法的正确性     

轴向冲击载荷下圆柱壳的塑性动力屈曲

对于轴向冲击载荷下圆柱壳的轴对称塑性动力屈曲问题,将临界应力和屈曲惯性项指数参数作为双特征参数求解.由相邻平衡准则导出失稳控制方程、边界条件和波阵面上的连续条件.由失稳瞬间的能量转换和守恒准则,导出波阵面上的一个屈曲变形约束方程.由此得出定量求解2个特征参数和动力屈曲模态的完备定解条件.关于屈曲应力和屈曲波数的理论计算结果与已有实验吻合良好.     

圆柱壳在轴向压力作用下的稳定性和振动特性

利用Hamilton原理得出轴向压力作用下圆柱壳位移增量的动力学方程,推导了方程的解析解。通过数值计算,分析了轴向压力作用下圆柱壳的临界屈曲压力随壳体长度变化的曲线,讨论了壳体几何参数(L,h)变化和轴向力幅值变化对振动频率影响的变化曲线。数值计算结果表明,圆柱壳的临界屈曲压力与失稳模态紧密相关;圆柱壳的自振频率随壳体的长度增加而下降,随壳体的厚度增加而提高;圆柱壳的自振频率和最低频率随轴向压力的增大而下降。     

非均匀径向冲击下圆柱壳塑性动屈曲

本文采用王仁等提出的塑性动力屈曲的能量准则讨论了圆柱壳在不均匀的外部径向冲击下的塑性动屈曲问题,获得了屈曲的占优波数公式及临界冲击速度公式。经过初步实验,证明本文的结论是合理的,并进一步证实了该能量准则的有效性。     

水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算

研究了在水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的屈曲.结合DYTRAN软件和NASTRAN软件计算了水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的剩余屈曲强度,并且提出了一种结合上述两种软件计算加肋圆柱壳的剩余屈曲强度的方法.数值计算表明,预测结果与实验结果吻合较好.     

脱层壳屈曲的一阶剪切理论

脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷。本文将含任意位置环向贯穿脱层的轴压圆柱壳分成多段子壳 ,用厚度的一次多项式模拟脱层壳屈曲时子壳的轴向和环向位移 ,利用变分原理导出了脱层壳的屈曲方程和定解条件 ,并用状态空间方法进行求解。通过与经典理论的比较 ,指出了它们各自的适用范围 ;考虑脱层壳的三种不同屈曲模态 ,分析了边界条件、脱层长度、深度对脱层壳屈曲载荷的影响 ;最后给出了正交各向异性脱层壳的屈曲分析     

圆柱壳振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法及特性分析

针对圆柱壳结构瞬态声振特性分析研究不足,结合Newmark-β积分法和Kirchhoff时域边界积分方程,提出一种圆柱壳受迫振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法。基于一阶剪切变形理论和微元法思想,建立了圆柱壳振动声辐射分析模型,采取Jacobi多项式和Fourier级数表示轴向和周向位移容许函数,基于Rayleigh-Ritz法和Newmark-β积分法计算圆柱壳的受迫振动时域响应,在此基础上,基于Kirchhoff积分方程求解辐射噪声时域响应,分析圆柱壳受迫振动声辐射特性。与有限元方法/边界元方法数值结果对比表明,该方法具备收敛性好、精度高等优点,圆柱壳结构声振响应峰值随边界条件的刚度变弱存在左移现象,振动声辐射响应随厚度的增加呈现下降趋势;当随机载荷峰值频率与结构固有频率接近时,结构声振响应出现强特征线谱。     

近代弹性稳定性理论的几个重要分支

简要综述了近代弹性稳定性理论的发展,围绕轴压柱壳稳定性理论与试验结果的巨大差别,分别描述了各种弹性稳定性理论对该问题的解释。重点阐述了3大稳定性理论——非线性大挠度理论、非线性前屈曲一致理论和初始后屈曲理论的基本方程和基本思路,并简要评述了各理论的适用性。     

基于双特征参数解的直杆弹性动力后屈曲研究

利用差分方法求解动力后屈曲非线性方程解,研究了弹性直杆的2类轴向碰撞屈曲问题.将双特征参数解得出的含有小幅值参数的初始动力屈曲模态作为非线性后屈曲解的初始条件.理论计算的结果与文献中的实验数据达到了很好的一致,由此验证了双特征参数方法的正确性.研究结果还揭示了碰撞过程中屈曲变形扩展和发展的机理,以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律.     

Buckling analysis of embedded graphene oxide powder-reinforced nanocomposite shells

In this study, the buckling analysis of a Graphene oxide powder reinforced (GOPR) nanocomposite shell is investigated. The effective material properties of the nanocomposite are estimated through Halpin-Tsai micromechanical scheme. Three distribution types of GOPs are considered, namely uniform, X and O. Also, a first-order shear deformation shell theory is incorporated with the principle of virtual work to derive the governing differential equations of the problem. The governing equations are solved via Galerkin's method, which is a powerful analytical method for static and dynamic problems. Comparison study is performed to verify the present formulation with those of previous data. New results for the buckling load of GOPR nanocomposite shells are presented regarding for different values of circumfer-ential wave number. Besides, the influences of weight fraction of nanofillers, length and radius to thickness ratios and elastic foundation on the critical buckling loads of GOP-reinforced nanocomposite shells are explored.     

面内阶跃载荷下薄板弹性动力屈曲差分解

根据薄板微元的动力平衡分析导出薄板动力屈曲控制方程,由屈曲瞬间能量转换率守恒条件得出一个压缩波前屈曲变形的附加约束方程,由此得到求解薄板动力屈曲问题的完备定解条件.以受载边夹支的薄板为倒,利用有限差分法得出了薄板前三阶动力屈曲模态和相应的两个特征参数值,并对比分析了薄板静、动力屈曲的差别.分析表明,薄板动力屈曲过程中产生屈曲动能,比静力屈曲要吸收更多的外部能量.     

直杆塑性动力屈曲的能量准则和特征参数解

提出弹塑性应力波作用下直杆动力屈曲的定量求解方法,将临界应力和惯性指数作为一对特征参数求解.由相平衡邻位形准则得出屈曲控制方程和边界条件,由所导出的能量转换和守恒准则得出压缩波阵面上的附加约束方程,由此得出了问题的完备定解条件,从而提出了求解直杆塑性动力屈曲的特征参数方法.     

关于圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下二次加载现象的数值模拟研究

运用大型商业有限元程序MSC.DYTRAN数值模拟了水下爆炸冲击波载荷作用下自由环肋圆柱壳的非线性动态响应.采用一般耦合算法(generalcoupling)模拟流体与结构的耦合效应,计算中考虑了材料的应变率强化效应,几何非线性的影响,分析了空穴现象的产生和二次加载对结构响应的影响.仿真结果表明,相同工况和厚度下的无限自由平板和自由环肋圆柱壳,后者的空化时间比前者长,而壳体运动的最大速度后者比前者低.