基于三参数双τ~2强度理论的厚壁圆筒极限压力分析

为了得到均布载荷作用下拉压同性材料与拉压异性材料厚壁圆筒弹塑性分析全过程的统一解析解,采用三参数双τ~2强度理论对厚壁圆筒进行弹塑性应力分析.通过引用三参数双τ~2强度理论中的极限应力比α与β对拉压同性材料和拉压异性材料进行了统一分析,分别得到了弹性极限压力、弹塑性极限压力以及弹塑性区应力与材料的极限应力比和弹塑性半径的关系式.结果表明,不仅材料的极限应力σt、极限应力比α和β对厚壁圆筒的极限承载能力有影响,而且厚壁圆筒的内、外半径亦与厚壁圆筒的极限压力有关.     

拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒的自增强研究

本文运用莫尔屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了依赖于材料拉压比的厚壁圆筒弹性与塑性区中的应力分布,残余应力分布及合成应力分布。分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构的自增强有一定的影响。考虑到材料具有拉压强度不同的观点,本文的分析结果具有一般性。     

风电锁紧盘轴套位移与应力计算

为了保证轴套在承受外压时其内表面位移与应力计算结果的精确性,采用厚壁圆筒理论和有限元分析软件ANSYS,分别对不同外压、内半径、外半径的三组轴套模型进行分析,同时给出了内表面位移和最大应力的计算公式。研究结果表明：位移和应力在轴套内表面处达到最大值;内表面位移和最大应力与外压、内半径成正比,与外半径成反比;两种方法计算结果的相对误差保持在1%之内;采用厚壁圆筒理论计算轴套内表面位移和最大应力所得结果能够满足风电锁紧盘的设计要求。     

厚壁圆筒热冲击作用下的应力场

针对热冲击的瞬时特性,在运用Laplace变换求解厚壁圆筒内部受热冲击作用温度场的基础上,求解了圆筒的热应力响应,探讨了热应力随时间变化和随圆筒内外径比变化的规律,为研究管式反应器减小热冲击损伤提供了理论参考.     

挤压筒的光弹性实验研究

采用光弹性应力冻结法分析了挤压筒内侧受压时的应力分布。同时研究了硅橡胶和软环氧树脂作为加载介质的适用性。我们将软环氧树脂作为加载介质，可得圆筒内侧径向压应力近似等于该介质所承受的轴向压应务。此结果比较符合厚壁圆筒理论解。可见，用软环氧树脂作为加载介质是比较合适的。此项研究结果可为偏挤压筒的光弹性分析提供帮助。     

机械自紧加载解研究

为了计算机械自紧厚壁圆筒在加载阶段的应力应变,利用空间轴对称问题的基本方程及合理的假设,对具有理想弹塑性材料模型的厚壁圆筒加载过程进行了弹塑性分析,对加载阶段的冲头进行了弹性分析.利用机械自紧加载过程中的边界条件和连续性条件,推导出了塑性半径的计算公式以及厚壁圆筒和冲头在加载过程中的应力应变.为了验证公式的正确性,对10种不同过盈量的机械自紧过程进行了数值模拟,将塑性半径的理论值与数值模拟的结果进行比较,发现理论计算结果与数值模拟的结果非常接近.     

厚壁圆筒热冲击作用下的应力场

针对冲击的瞬时特性，在热冲击问题的边界条件中引入δ函数，在运用Laplace变换的方法求解厚壁圆筒内部受热冲击作用温度场的基础上，求解了圆筒的热应力响应，探讨了热应力随时间的变化，随圆筒内外径比的变化，为研究管式反应器减小热冲击损伤提供理论参考。     

线性分布压力作用下开口厚壁圆筒空间轴对称问题的解析解

构造了一个新应力函数,使其满足双调和函数和对应的边界条件。应用所构造的应力函数推导出厚壁圆筒内外壁在线性分布压力作用下的解析解。通过对解析解分析,当厚壁圆筒长l→∞时可得到著名的Lam e公式。所得结果不仅能够适用于厚壁圆筒受均匀压力的情况,也适用于线性分布压力的情况。     

多场耦合下压电圆筒的热电弹性瞬态响应

提出一种求解在热冲击和电势激励载荷作用下,正交各向异性压电圆筒结构的热电弹性动力学耦合问题的解析方法.通过实例给出在热冲击和电势激励载荷作用下,正交各向异性压电圆筒内的应力、电位移和电势的瞬态响应历程及其分布规律.     

固井水泥环受内压时的弹塑性变形数值模拟

为确定固井水泥环在套管试压和压裂时的弹塑性变形规律,分析微环隙形成机理,基于弹塑性力学原理,根据厚壁圆筒理论,计算水泥环受内压时的弹性变形,并以理论计算结果验证ANSYS有限单元法研究水泥环受力与变形规律的可行性;采用有限单元法,构建物理模型,数值模拟研究水泥环受内压以及泊松比、弹性模量对弹塑性变形规律的影响。针对具体施工与增产措施,该方法可进行水泥环密封完整性的适应性评价,为固井水泥力学性能优化和调整提供参考与依据。     

冲击载荷下材料动态断裂参数的有限元计算

材料在冲击载荷下的行为不同于静态载荷作用下的行为。然而,由于动态断裂问题的复杂性,即使象三点弯曲试样,也还没有获得裂纹尖端动态应力强度因子的解析表达式。为了满足理论分析和实验工作的需要,采用LS-DYNA有限元软件,对三点弯曲试样在冲击载荷作用下(包括正弦、线性和不规则载荷历程)的动态过程进行了有限元分析,获得了裂纹尖端的动态应力应变场和裂纹尖端区域节点力和位移与时间的关系曲线。基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT),提出了在冲击载荷作用下裂纹结构能量释放率和动态应力强度因子的计算方法,得到了不同冲击载荷下三点弯曲试样的能量释放率GI和动态应力强度因子KId与时间的关系曲线。结果表明:该方法得到的有限元计算结果与实验吻合较好,且具有较高精度,文中提出的方法可用于动态断裂参数的计算。     

双层储液罐水弹性振动分析

对层间储有液体的双层圆柱壳水弹性振动进行了详细的分析．重点研究计算了双层圆柱壳刚度阵、质量阵及其水弹性动力特性，给出动水压力分布规律和任意动载荷下的动位移响应．     

多缸并行驱动液压系统建模与动态特性分析

为揭示多缸并行驱动液压系统多参数耦合作用规律,采用解析法建立了液压机驱动系统动态数学模型。利用变步长Runge-Kutta法探讨了粘性阻尼系数、油液有效弹性模量、管道内径、运动部件质量以及负载刚度等参数对驱动系统动态特性的影响规律。结果表明：粘性阻尼系数增大或减小运动部件质量使系统瞬态振荡幅度减弱;油液有效弹性模量增大或管道内径减小,系统响应速度加快;随着负载刚度增大,主缸稳定压力值增大,开环系统稳态误差增大。液压机在快降过程中不宜采取主动同步控制方式。液压机空载或工件处于塑性变形阶段应重点关注系统稳定性,而工件处于弹性变形阶段时,则应着重提高系统的跟踪精度。研究结果可为液压机驱动系统设计和参数选择提供理论依据。     

速度作用下非线性弹性地基上矩形薄板主共振

本文基于非线性弹性地基模型及弹性理论,建立了非线性弹性地基上矩形薄板在移动车辆荷载作用下的非线性动力方程,运用Galerkin方法及多尺度法求得该系统主共振的幅频响应方程,以行车速度为调谐参数,分析阻尼系数、车辆荷载、板厚及相位差等参数对非线性弹性地基上矩形薄板在移动车辆荷载作用下主共振幅频响应的影响。结果表明:非线性弹性地基上矩形薄板在行车速度作用下主共振系统的非线性特点不明显,振幅-速度响应曲线接近对称,改变阻尼系数、车辆荷载等参数时对共振区间影响不大。在正常取值范围内,随着阻尼系数值增大振幅-速度响应曲线峰值减小;随着车辆荷载、板厚及相位差的增大振幅-速度响应曲线峰值增大。     

水下爆炸载荷作用下圆筒的可靠性研究

为了研究板壳结构系统在爆炸载荷作用下的可靠性问题,基于响应面法(RSM)和有限单元法(FEM)计算了圆筒结构在水下爆炸载荷作用下的可靠性指标.将炸药参数和结构材料参数作为基本随机变量,然后利用有限元数值模拟得到试验点上的结构动响应;通过回归分析拟合出结构动响应函数,并在此基础上建立了圆筒结构功能函数;最后以验算点法计算了圆筒结构的可靠性指标.最终的可靠度计算结果表明了该方法的可行性,并为工程应用提供了有益的参考价值.     

移动荷载下梁索组合结构瞬态响应分析

为验证波动理论在求解梁索组合结构自振特性和冲击响应问题中的适用性,初步探讨移动荷载下弹性波在结构中的传递特征,从铁木辛柯梁的横向振动微分方程和拉索的纵向波动方程出发,推导了移动荷载作用下梁索组合结构的动力学响应函数,通过构造回传路径矩阵,得到结构响应的波动解。为解决传统回传路径矩阵法（MRRM）在计算弯曲波传递过程中回传路径矩阵求逆困难的问题,基于离散傅里叶变换思想(DFT),推导出结构瞬态响应的级数解,用试验和有限元数值算例对改进后的MRRM法进行验证。结果发现,在30km/h的车速下,本文算法计算得到的跨中最大动应变和有限元结果偏差为5%,与试验结果相比偏差8%;40km/h的车速下,理论最大值与有限元偏差为4%,与试验结果相比偏差9.8%。最后,以梁索组合结构为研究对象,本文算法计算得到的结构前五阶自振频率与有限元结果最大偏差为0.29%,前二阶自振频率偏差为0%。进一步分析移动荷载下,梁索组合结构的波动响应特点,将理论结果与有限元数值结果进行比对,结果具有较高的吻合度。可推知,本文算法在计算移动荷载下桥梁结构的瞬态波动响应方面具有较高的可靠性。通过结构频谱分析,发现移动荷载下,铁木辛柯梁中弯曲波主要为频率分量低于结构2倍自振频率的低频响应。进而在改进后的MRRM基础上,探索基于结构自振特性的频域合理选取准则,进一步提高MRRM法求解波动响应的计算效率。     

冲击载荷下磁性层合梁的缓冲及衰减特性

利用在冲击载荷下磁性层合结构的层间发生滑移,进而引起刚度降低和摩擦耗能的特点,提出磁性层合缓冲及衰减的概念,研究在冲击载荷下磁性层合梁的缓冲和衰减性能。采用FEM方法分析了冲击载荷下磁性层合梁的冲击响应。通过与同样厚度的单层梁进行比较发现,在一定幅值范围的冲击载荷下,磁性层合粱不仅能使冲击响应最大峰值明显降低,而且能使冲击后的自由振动迅速衰减。     

土体循环塑性模型的动力有限元分析

在简要介绍基于广义塑性力学的土体次加载面循环塑性模型与土体动力有限元分析原理与计算方法的基础上，将循环塑性模型的本构方程结合进土体的动力平衡方程中，用无条件稳定的隐式积分(Newmark)法求解动力方程，建立了基于循环塑性模型的土体有限元动力分析方法；编制了相应的弹塑性动力有限元程序，程序用FORTRAN语言编写，采用模块结构，可求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的动力反应问题；最后利用所编程序对水平自由场地的饱和沙层在基岩加速度作用下的动力响应问题进行计算分析。通过对孔隙水压力发展时程、加速度响应时程与剪应力响应时程等计算结果的分析比较，初步验证了模型与程序用于实际计算的可行性和可靠性。     

非金属厚壁压力管受力与变形弹性分析

非金属厚壁压力管作为1种新型纵向增强的高弹性高分子材料厚壁管，管内注有4．0～8．0MPa液压或气压．在外壁弹性约束情况下，通过对管内注压力与管壁变形进行弹性分析，近似满足工程应用的需要，外壁对管施加工程需要的正压力，非金属厚壁管可简化为受内外均布压力的圆筒，运用压力隧洞理论，对管的胀压力和管内注压力，以履管的径向、环向变形进行了分析和计算，为非金属厚壁压力管的工程应用奠定了基础．