复合材料圆锥壳稳定性分析的传递函数法

基于线弹性小变形理论， 利用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数展开、Ｌａｐｌａｃｅ 变换和摄动方法， 建立了复合材料薄壁圆锥壳的静力响应、频率响应、自由振动与屈曲特征值问题的渐近传递函数解。构造了复杂边界条件、中间带支撑、变锥度及阶梯变厚度圆锥壳的传递函数解。数值计算结果表明该方法具有很高的计算精度。     

圆锥壳方程的二次渐近解

本文由旋转壳的一对二阶常微分方程得出圆锥壳的复变量方程,利用渐近积分法推导出方程的一次近似解和二次近似解。二次近似解达到薄壳理论所具有的精度,一次近似解也具有足够精度。对于所取算例,本文解的计算结果与已有的Kelvin函数解的结果符合良好。但本文解为有限形式的简单表达式,便于计算应用。     

圆柱壳稳定性分析的一种新方法

针对圆柱壳在复杂载荷作用下静力稳定性问题提出了一种新的求解方法.基于分离变量的方法,设定一组可涵盖任意边界条件的复数位移函数,将位移函数代入系统平衡方程后,圆柱壳的静力稳定性问题就可以转化为一个复系数八次多项式的求根问题.该特征方程的偶次幂系数项以及常数项为实数,而奇数次幂项均为纯虚数.研究表明,根的大小代表了圆柱壳端部作用力的强度,以及该作用力在离开这个边界一定距离上的衰减特性.分析了该新方法和经典方法的关系,并给出了一个各向同性圆柱壳在轴向压力作用下稳定性分析算例,得到了线弹性失稳解.和经典方法的结果比较表明,文中所提出的新方法适用可行,且和经典方法具有同样的精度.     

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     

电磁轨道炮轨道温度场与热应力数值仿真

在电磁轨道炮发射过程中,因热量累积而引起的急速温升与热应力对轨道性能和寿命有着重要的影响。为获得发射过程中轨道温度场及热应力分布情况,在分析轨道热载荷的基础上,建立了热载荷计算模型,并在给定的参数下,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对3种典型截面轨道的温度场与热应力进行了数值仿真。仿真结果表明:轨道温度场与热应力轴向上呈梯度分布,纵向上只扩散到内表面很薄的区域,温度与热应力最大值在电枢初始位置处;相较于矩形与凹形截面轨道,凸形截面轨道温升与热应力较低,性能较好。     

截顶圆锥薄壳振动特性的计算

用有限单元法计算,单元为轴对称截锥壳。法向位移函数w 和周向位移函数v 采用三次多项式,纵向位移函数u 为线性多项式。其节圆自由度选取节圆上三个位移,一个转角和一个剪应变。计算结果与文献[1]、[2]和[3]作了比较。这方法和程序可以应用于计算截顶圆锥壳的振动特性。     

复合材料层合圆柱壳的动力响应与层间应力

采用分层壳理论和厚度方向的二次插值函数推导出正交铺设层合圆柱壳的动力响应方程,并得出简支层合圆柱壳自由振动问题的解.对于给定算例,计算出的自振频率与三维分析的结果吻合良好,说明所推导的二维解具有足够精度.计算了前四阶模态对应的壳中应力.计算结果说明,对于高阶模态,层间应力相对于面内应力的比值远高于低阶模态的对应比值,高的层间正应力是高阶模态导致脱层破坏的主要原因.     

管道热边界层方程的迎风有限元分析

对于管道热边界层方程,除了采用动量积分方法求得理论解析解外,也可以用数值方法求解,如有限差分、有限体积、有限元等方法.理论解析解是采用一定的简化并忽略若干项之后得到的,因此,也只是一种近似解,数值解可以考虑完整的方程和各种边界条件,因而其解较为全面.采用伽辽金有限元方法求解,管道热边界层方程为标准的对流扩散方程,当对流项较强时,需要采用迎风方法,因而也给出了迎风有限元方法的模型.     

简支扁壳弯曲问题的一般解

本文建立了四边简支的矩形扁壳弹性弯曲问题的一般解析解。以面内四边位移为零的简支矩形扁壳为例求解了匀布荷载作用下的对称变形解。     

固体火箭发动机长期贮存热载荷的有限元分析方法

分析了固体火箭发动机药柱在长期贮存过程中,由于温度载荷谱的变化所引起的力学响应。基于粘弹性积分蠕变型本构关系,推导了能分析粘弹结构的热载荷的有限元模型,并用它分析了梁、厚壁圆筒与真实固体火箭发动机的热应力问题。     

锥壳稳定方程的一般解

在本文中,用应力函数和中面法向位移表示的锥壳稳定方程被变化成为一对无奇异性的简化方程,然后得出了方程的幂级数形式的一般解。计算结果与已有的实验结果符合良好。计算分析了８种边界情况下边界条件对静水外压临界载荷的影响及解的收敛性。     

分段轴压阶梯梁自由振动及稳定性分析的传递函数方法

采用分布传递函数方法,分析任意多段分段常轴压阶梯梁的自由振动和稳定问题,得到形式统一的封闭解析解。根据梁横截面几何尺寸、梁材料和轴压沿梁轴线的变化,将梁分成多段子梁,对每一子梁采用传递函数方法得到其解析解,通过各子梁间的位移连续和力平衡条件,得到分段常轴压阶梯梁的各阶自由振动频率和失稳载荷及其相应的模态形状。通过三阶梯梁的算例验证本文方法的正确性,并以四阶梯梁为例,计算分段轴压多阶梯梁自由振动的固有频率。     

组合回转壳体动力分析的混合界面法

组合回转壳体在工程结构系统中大量存在,对它们进行动力分析是十分必要的。介绍了混合界面法的主要原理和在组合回转壳体结构系统动力分析中的应用,并用两个例题作了分析和计算,证明是成功的。该方法可推广到其它复杂系统结构的动力分析。     

变截面梁的数值传递函数解法

本文在对一阶变系数微分方程组的数值解分析的基础上, 提出了一种数值传递函数方法, 作为对传递函数方法的一种直接推广。利用这种方法可以很方便地把传递函数方法扩展到各种变系数微分方程问题, 本文以变截面梁为例进行了讨论, 并建立了一种通用单元以减少计算。数值算例表明本方法具有精度高、应用灵活的特点。     

用配点法求解四边搁支板的弯曲问题

根据弹性薄板微分方程的一般解和边界条件的配点法来求四边搁支板的弯曲问题,并以对称荷载作用下的正方形板为例进行了分析计算。     

电磁发射用脉冲电抗器应力分析及结构设计

基于对电磁力以及热应力的解析计算公式的推导，运用ANSYS有限元仿真软件对固定电抗器顶底端面情况下的铜箔进行电磁-温度-结构耦合分析，分别得出热应力及所受总应力与应变的分布情况。进一步对电抗器的结构进行优化，综合考虑其结构强度要求与连发温度要求，确定电抗器的最优设计结构，最终通过试验验证出仿真与设计方案真实可信。