径向冲击下复合材料层合圆柱壳的动力屈曲

采用Lagrange方程导出包含横向剪切变形和转动惯量的复合材料层合圆柱壳径向脉冲屈曲控制方程;用四阶Runge-Kuta方法对方程数值求解,寻找占优屈曲模态数及对应于允许初缺陷放大值时的临界冲击速度;通过计算碳/环氧材料角铺设层合圆柱壳,讨论了横向剪切变形、壳体几何尺寸、铺层角度等因素对层合圆柱壳动力屈曲的影响.     

加筋复合材料圆柱壳的屈曲和初始后屈曲的研究

本文分析了筋和壳的儿何参数及壳的铺层对纵向或环向密加筋的复合材料层合圆柱壳在轴压和侧压下的稳定性和初始后屈曲性能的影响。初始后屈曲分析基于Koiter理论。对几种不同几何参数、壳体铺层和载荷情况的加筋壳的计算表明:在所有情况下,外加筋比内加筋更有效地提高了屈曲载荷;复合材料壳的加筋效率一般都高于各向同性材料加筋壳;壳体的铺层对屈曲和初始后屈曲性能有很大影响。     

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。     

网格加筋圆柱壳的屈曲优化

采用“可变误差多面体逄法”对纵横加筋的说一不二壳屈曲优化问题进行了分析，文中仅限于弹性屈曲问题，且不考虑初缺陷的影响，所考虑的约束条件有：总有屈曲载荷，筋条间面板的局部屈曲截荷以及壳体材料的塑性屈服应力。     

轴向冲击下复合材料圆柱壳的非对称动力屈曲

基于一阶剪切变形理论和非扁壳型几何方程，由Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出包含初始几何缺陷的复合材料圆柱壳的非线性动力方程，Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法得以位移形式表达的动力屈曲控制方程，通过有限差分方法求解，并由类似Ｂ－Ｒ准则方法判断动力屈曲是否发生；讨论了冲击速度，初始几何缺陷等因素对动力屈曲可能产生的影响。     

基于突变理论的弹性圆柱壳冲击扭转屈曲

本文将突变理论用于处理冲击载荷下弹性结构的屈曲问题,文中对无初缺陷的弹性圆柱壳给出了临界阶跃冲击扭矩.另外,本文还用数值方法求解了柱壳扭转时的非线性动力方程,并由B-R运动准则求得临界冲击扭矩。计算表明,这两个方法给出的结果是一致的。     

层壳考虑横向剪切效应的自由振动分析

本文采用一个分层的剪切变形理论分析层壳的自由振动。假定层壳各层横向剪切应变彼此线性相关,从而未知函数个数与一阶剪切变形理论相同,但控制微分方程的阶数为十二阶,且不含剪切修正因子。文中计算了一个短圆柱壳与两种扁壳的自由振动频率,数值结果与经典层合理论、一阶剪切变形理论及其他剪切变形理论的计算结果进行了比较。      

复合材料层合厚圆柱壳高阶理论的改进及其应用

建立了一个改进的LCW型的精化高阶理论,以分析厚圆柱壳的振动。提出u,v为三次多项式、w为二次多项式的位移模式,并利用上、下自由表面横向剪应力为零的边界条件,对所假定的位移场作了化简,将三阶剪切变形理论的未知数缩减为7个,在此基础上建立了相应的有限元列式。通过一个典型算例,与Soldatos和Lam的高阶剪切变形理论的解析解作了比较,说明笔者的精化高阶理论是可行的,而且具有较高的精确性,比LCW高阶理论更具有实用性。还通过频率参数随长度半径比L/R的变化,说明由于考虑了法向应力和法向应变,本文方法更适用于长度半径比较小的结构。     

正交各向异性圆柱壳的弹塑性屈曲分析

应用能量原理和正交各向异性材料的混合硬化本构关系,推导出在两端简支条件下轴向压缩圆柱壳的弹塑性临界应力表达式。计算了相应的临界应力。讨论了几何尺寸,材料性能等因素对临界应力的影响。计算结果表明,几何尺寸对弹塑性临界应力的影响较小,而材料的力学性能对弹塑性临界应力有较大的影响。     

复合材料圆柱壳轴压屈曲性能分析

对完整复合材料圆柱壳轴向压缩性能进行了试验研究,得到了圆柱壳结构的破坏载荷和各测量点的载荷-应变曲线,通过分析得出结构的破坏形式为屈曲破坏。利用ANSYS有限元软件建立了模型,对复合材料圆柱壳进行屈曲分析,将有限元计算的结构变形和屈曲载荷与试验结果进行对比,计算结果与试验结果一致,验证了模型的有效性。利用建立的有限元模型,分析了开口尺寸和铺层角度对含矩形开口的复合材料圆柱壳屈曲载荷的影响。在开口处加装复合材料口盖对结构进行补强,补强后的柱壳结构满足强度设计要求。     

外压作用下椭圆截面柱壳的弹性屈曲

基于能量法推导了外压作用下椭圆截面柱壳弹性屈曲临界荷载的理论解,推导中考虑了椭圆截面连续变化的曲率,引入带有衰减系数的位移函数以反映外压作用下椭圆柱壳的变形特点,并利用里兹法求解外压椭圆柱壳的能量方程。由椭圆柱壳理论解退化求得的圆柱壳外压屈曲荷载与已有文献的经典解吻合良好,与有限元分析结果的比较进一步验证了该文理论解的准确性。基于理论解的参数分析表明:在外压作用下,椭圆柱壳具备比圆柱壳更优越的力学性能;椭圆柱壳的外压屈曲荷载随椭圆截面比的增大而增大,随壳体名义径厚比的减小而增大;椭圆柱壳的外压屈曲荷载随壳体长度的增大而降低,但当名义长径比大于1左右后,屈曲荷载基本保持不变。     

混杂纤维缠绕圆柱壳外压稳定性与缠绕参数

本文在文献的基础上,以加权因子和铺设角为参量给出了混杂纤维缠绕正交各向异性圆柱壳外压失稳最佳缠绕参数的理论计算公式。讨论了该公式的使用条件,并提出混杂纤维缠绕结构是否具有极值意义最佳参数的判别式。文中算例表明,本文公式不仅可以确定混杂纤维缠绕外压圆柱壳的最佳参数,也可以确定纤维增强各向同性外压圆柱壳的最佳纤维含量及纤维缠绕方向。     

反对称角铺设层合矩形板在不同边界条件下的后屈曲问题

本文以板的无量纲最大挠度为摄动参数,应用摄动法研究了在几种支承情况下,反对称角铺设层合矩形板的后屈曲问题,并以梁的特征函数所构成的广义付里叶级数作为高阶摄动偏微分方程的近似解,本文方法简捷,计算收敛性好、数据可靠。     

精确分析各向异性层合圆柱壳在轴对称载荷下变形

本文以级数形式给出各向异性层合圆柱壳在轴对称载荷作用下的弹性力学解,并分析了几组圆柱壳,所得结果与经典层合壳理论结果进行比较.      

反对称角铺设层合矩形板在不同边界条件下的后屈曲问题

本文以板的无量纲最大挠度为摄动参数,应用摄动法研究了在几种支承情况下,反对称角铺设层合矩形板的后屈曲问题,并以梁的特征函数所构成的广义付里叶级数作为高阶摄动偏微分方程的近似解,本文方法简捷,计算收敛性好、数据可靠。     

圆柱薄壳在局部轴向压力作用下的屈曲

采用非线性有限元法对局部轴向压力作用下圆柱壳的屈曲进行了全过程分析,并对其进行了试验研究。有限元分析和试验结果都表明,圆柱壳在压力作用位置附近发生局部屈曲并形成局部凹陷,维持后屈曲平衡的是一个近似常量的压力。该压力即为圆柱壳的后屈曲承载力,它决定着圆柱壳的实际承载力。在其它因素相同时,该压力与壳体厚度5.2t成正比。     

基于改进弧长法的层压复合壳后屈曲反应分析

研究了层压复合壳在横向均匀外压作用下的后屈曲反应.应用全拉格朗日公式描述和9结点退化三维壳单元.提出了一种渐进破坏的模式,并且引入改进的弧长法用于非线性有限元分析.重点研究了不同铺设顺序及方向的层压复合壳后屈曲变形形态和破坏过程.数值计算结果的精度和稳定性得以证实.     

圆柱壳限制失稳的实验研究

采用高分子高弹性材料Mylar薄膜制作衬壳,其外侧的刚性限制为钢制圆柱筒壳,两端用加强环压紧以模拟边界条件。用气压加载模拟圆柱壳受周向均匀压力,观察衬壳的屈曲过程,同时测量衬壳的临界载荷。实验测量结果与有限元计算的结果符合较好。另外还通过人为制造不同初始缺陷和变换不同壳体长度,研究了限制失稳临界载荷与初始缺陷及不同长度的关系。结果表明圆柱薄衬壳受侧向外压的限制失稳临界载荷比自由失稳临界载荷有很大提高。     

材料应变率对圆柱壳轴向冲击屈曲的影响

研究了轴向冲击载荷作用下材料应变率对圆柱壳弹塑性冲击屈曲的影响,采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌｌ运动方程,本构关系采用增量理论,联立Ｃｏｗｐｅｒ－Ｓｙｍｏｎｄｓ关系,求得相应的动屈服应力,借助增量数值计算方法注解运动方程,计算表明：材料的应变率敏感性显著地提高了结构的抗冲击屈曲能力;基于Ｂ－Ｒ准则的屈曲判断方法和采用Ｓｏｕｔｈｗｅｌｌ方法可以获得一致的临界屈曲载荷。