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．     

三边简支一边固支矩形薄板动力屈曲解析解

根据板的动力平衡方程和压缩波前附加约束方程,基于双特征参数法和应力波理论,求解了三边简支一边固支矩形薄板在面内轴向冲击载荷作用下动力屈曲位移的解析解。揭示了矩形薄板动力屈曲过程中板的厚宽比、屈曲模态、冲击载荷大小和临界屈曲长度之间的关系。计算结果表明,由于横向惯性效应的存在,动力屈曲的临界载荷要比静力屈曲的大得多。     

应力波作用下弹性直杆动力分叉屈曲研究

对弹性直杆在应力波作用下动力分叉屈曲进行分析与探讨,提出求解应力波作用下直杆动力屈曲数值方法。该方法统一双特征参数法与最优模态法思想,可用于解决时变动载荷作用下屈曲问题,且对阶跃载荷及时变动载荷引起的应力波作用下屈曲问题具有统一屈曲判别形式,与实验数据对比表明该方法准确、可行。     

轴向阶梯载荷下薄圆柱壳的弹性动力屈曲

对于轴向阶梯载荷下圆柱壳的非轴对称动力屈曲,将临界应力和屈曲惯性指数作为双特征参数求解。由屈曲瞬间的能量转换和守恒准则导出压缩波阵面上的屈曲变形补充约束方程。利用Galerkin方法求解失稳控制方程,得出包含双特征参数的代数特征值问题。该特征值问题满足补充约束方程的解给出动力屈曲的临界应力和惯性指数。     

弹性压应力波作用下矩形薄板动力屈曲解析解

根据板的非线性动力平衡方程和压缩波前附加约束方程,基于双特征参数法和应力波理论,求解了矩形薄板在面内轴向冲击载荷作用下动力屈曲位移的解析解。揭示了矩形薄板动力屈曲过程中板的厚宽比、屈曲模态、冲击载荷大小和临界屈曲长度之间的关系。求得的屈曲模态与之前文献中用差分解得出的结果吻合良好。     

轴向时变冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲研究

基于应力波理论,用半解析半数值方法对轴向时变冲击载荷作用下的直杆进行研究,给出了一种利用压应力波前附加约束条件求解轴向时变载荷作用下直杆弹性动力屈曲问题的方法。以三角脉冲载荷作用下的直杆为例,对其临界屈曲长度、初始屈曲模态和动力特征参数进行了求解,探讨了脉冲载荷峰值和载荷持续时间对临界屈曲长度和屈曲模态的影响。总结了三角脉冲载荷作用下直杆弹性动力屈曲的规律,并与阶跃载荷作用下的情况进行对比分析,结果与之前文献研究结果吻合良好。     

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．     

复合材料圆柱壳非轴对称动力屈曲

考虑应力波效应,通过Hamilton原理得到轴向阶跃荷载下复合材料圆柱壳非轴对称动力屈曲控制方程。根据圆柱壳周向连续性设出径向位移的周向函数形式,使用分离变量法得到应力波反射前复合材料圆柱壳动力屈曲临界荷载解析解及屈曲模态,将该结果与里兹法所得结果进行了对比,结果表明两种方法所得临界荷载差值等于转动惯性的影响项。用MATLAB软件编程分析了径厚比、铺层角度等因素对临界荷载的影响。结果表明转动惯性对圆柱壳动力屈曲临界荷载的影响可以忽略,环向模态数越大,临界荷载越大且对应的屈曲模态图越复杂。     

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。     

基于里兹法研究复合材料层合板的动力屈曲问题

考虑应力波效应,引用棣莫弗公式与里兹法结合来研究复合材料板的动力屈曲问题。设板的试函数为含有时间项的三角函数形式,通过对试函数奇偶性的判断得出有效的动力屈曲解。应用棣莫弗公式对控制方程进行化简,通过对化简所得的微分方程解的讨论,得出了应力波反射前复合材料层合板的临界动力屈曲载荷表达式,并探讨了不同铺层角度对于临界动力屈曲的影响。将里兹法获得的屈曲载荷值曲线与分离变量法所得的曲线进行对比,两条曲线几乎完全重合,同时应用ABAQUS有限元软件对不同角度下复合材料层合板进行动力屈曲模拟,将临界屈曲载荷模拟值与里兹法得出的理论值进行对比,二者误差不超过百分之五,说明棣莫弗公式与里兹法结合可有效应用于复合材料板动力屈曲的研究。     

两种边界条件直杆的撞击屈曲及其应力波效应

在对Bernoulli-Euler梁运动方程定性分析的基础上,利用非零解的条件,直接展开含双参数的特征行列式得到了两端固定和一端铰支一端固定直杆动力屈曲临界载荷和相应的屈曲模态;证明了b<-α4/4时,模态方程的解不代表杆的动力屈曲。进一步,讨论了杆-杆类直杆动力屈曲过程中的应力波效应,其理论预测结果和相应的撞击实验结果显示出相当好的一致性。     

双拱缺陷管线整体屈曲的解析解研究

海底管线通常具有初始缺陷,高温高压作用下管线会在初始缺陷的基础上进一步变形最终发展为整体屈曲。该文以具有初始反对称双拱缺陷的海底管线为研究对象,基于理想管线整体屈曲的变形假设,通过求解管线屈曲前后的能量平衡方程,得到了管线发生二阶与四阶模态整体屈曲的解析解,建立了整体屈曲过程中管内轴力与屈曲波长间的关系。通过研究屈曲段轴力与滑动段轴力的变化规律,揭示了经典解析解得到的管线整体屈曲前轴力随幅值的变化曲线出现动态跳转的机理。工程算例分析表明,相同条件下管线更容易发生二阶模态的整体屈曲;当屈曲段轴力的释放速率大于滑动段摩阻力的累积速率时,才会出现动态跳转的问题。     

非等高双重抗侧力体系的稳定性

该文研究了非等高的双重抗侧力体系的稳定性。首先, 分析了弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系, 提出了该结构体系的屈曲方程及稳定临界荷载解析解。通过分析弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系的上下两部分存在相互支援作用, 给出了求解该体系稳定临界荷载的近似公式, 通过算例对比, 发现与解析解相比, 近似解具有很好的精度;同时, 近似法便于实际应用。其次, 研究了剪切型高-弯曲型低的双重抗侧力体系稳定性, 研究发现由于轴压力分布的不同, 此类体系将出现两种不同形式的失稳模式, 分别为结构上部发生纯剪切型失稳的局部失稳模式以及结构下部发生整体有侧移失稳模式。提出了判别结构在某一特定形式的荷载作用下, 发生哪一种失稳模式的准则, 以及相应的临界荷载计算公式。     

Mechanism of buckling development in elastic bars subjected to axial impact

By use of the finite difference method, the non-linear equations governing the elastic dynamic post-buckling deformations are solved for two types of impact buckling problems for straight bars. The initial dynamic buckling mode with a small amplitude parameter, given by the twin-characteristic-parameter solution, is used as the initial condition of the non-linear post-buckling solution. Particular attention is paid to the mechanism of growth and spread of buckling deformation in the bar and the interaction between the axial stress wave and the buckling deformation in the process of impact. It is found that the initial buckling deflection with one half-wave, occurring near the impacted end, spreads forward and develops into the higher mode as the axial stress wave propagates in the bar. The theoretical results are in good agreement with the experimental results reported in the literatures.     

碳纤维增强压弯构件弹塑性失稳解析解

基于计算压弯构件弹塑性失稳的Je■ek法,推导了在轴压和弯矩共同作用下拉压侧粘贴碳纤维片材后矩形截面柱绕强轴失稳时极限荷载的计算公式,通过与有限元解进行对比,表明该解析解是正确的,它为构件弹塑性屈曲的基础理论研究提供了一个新的分析方法。计算结果表明,构件横截面进入塑性的区域越大,这种碳纤维的增强效果越为明显,可见,表面粘贴碳纤维对提高构件弹塑性极限荷载是十分有效的。     

轴向碰撞弹性直杆动力后屈曲有限元分析

利用显式动力学有限元方法对弹性直杆的动力后屈曲进行了分析;模拟了弹性直杆轴向碰撞动力屈曲的变形及发展过程。分析中将碰撞杆视为无初始缺陷的理想直杆,将弹性直杆动力屈曲双特征参数的解答作为非线性动力后屈曲求解的初始条件,实现了对无缺陷理想直杆的动力后屈曲分析。计算结果与文献中的实验数据获得了很好的一致。计算结果同时也揭示了直杆动力屈曲变形发展的机理,以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。     

界面掀起和轴力对组合梁动力弯曲特性的影响

考虑组合梁界面的法向/切向部分相互作用以及各子梁轴力的二阶效应,利用Hamilton原理得到了位移描述的Euler-Bernoulli组合梁非线性动力弯曲及一阶近似的初边值问题,并应用微分求积法研究了考虑界面法向/切向部分相互作用组合梁的临界荷载和固有频率。在通过与已有解析解和有限元结果对比验证了本文微分求积法正确性和适用性的基础上,进行了参数分析,研究了组合梁界面刚度对组合梁动力特性和稳定性的影响以及轴力对组合梁固有频率的影响。数值结果表明：组合梁的固有频率与临界荷载随界面刚度的增加而增加,并逐步趋于完全作用组合梁的固有频率与临界荷载;当轴向压力逐渐增加并趋于临界载荷时,组合梁的一阶固有频率逐渐减小并趋于零,并且,临界载荷随法向和切向刚度的增加而增加。     

Dynamic buckling of a laminated composite stringer–stiffened cylindrical panel

The present study deals with the “dynamic buckling” of a laminated composite stringer–stiffened curved panel. The “dynamic buckling”, in the present study, is concerned with the unbounded lateral response of the panel, which is subjected to an axial impact load.In reinforced panels with widely spaced adequately stiff stringers, the structure may pass through two major states before its total collapse: buckling of the panel skin between stiffeners and buckling of the stiffeners themselves. This study focuses on the lowest buckling load of the stringer–stiffened panel, which is, buckling of the panel skin between stiffeners.The analysis of the laminated composite stringer–stiffened cylindrical panel was performed by using the commercial ANSYS finite element software. The model simulates the structure and its associated boundary conditions. The boundary conditions simulate the stringer–stiffened cylindrical panel as a part of a fuselage. The static buckling analysis was performed using the eigenvalue buckling approach to determine the static critical load. Modal analysis was used to calculate the first natural frequency and corresponding mode shape of the structure. Nonlinear transient dynamic analysis was used to determine the dynamic critical load. In the transient dynamic analysis the Newmark method with the Newton–Raphson scheme were used.In the present study, the equation of motion approach was applied. By this approach, the equations of motion were numerically solved for various load parameter values (loading amplitude and loading duration) to obtain the system response. Special attention was given to the neighborhood of loading durations corresponding to the period of the lowest bending frequency of the skin.For each load duration, the dynamic buckling load was calculated using a load versus lateral displacement curve generated by the ANSYS code.The results were plotted on a dynamic load amplification factor (DLF) graph. The DLF is defined, as the ratio of the dynamic buckling to the static buckling of the panel. For loading periods in the neighborhood of the lowest natural frequency of the panel, the DLF was less than unity. It means that, for those particular loading periods, the dynamic buckling load is lower than the static one.     

基于能量法研究刚性质量块轴向撞击圆柱壳的屈曲

基于能量法,考虑应力波效应,研究了刚性质量块撞击圆柱壳的屈曲问题。建立拉格朗日函数,将其和计算获得的符合边界条件的准试函数代入第二类拉格朗日方程,得到二阶线性偏微分方程,分析方程解的特性,得到刚性质量块撞击圆柱壳屈曲临界速度的解析表达式。算例分析讨论了临界长度、冲击质量、轴向模态数、环向模态数、径厚比对屈曲的影响。结果表明:应力波效应、初始冲击动能、径厚比对圆柱壳的动力屈曲有明显影响;高速冲击易激发屈曲的高阶模态、也容易在径厚比较小时激发圆柱壳的屈曲。