复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析

提出一种半解析法来分析圆柱壳结构自由振动特性。将圆柱壳壳结构在轴向方向分解为若干壳段,用沿轴向的Jacobi多项式和沿周向的Fourie r级数来表示各个壳段的位移函数,并采用罚参数法对圆柱壳结构的边界条件和壳段间的连续性条件进行模拟;最后,基于Rayleigh-Ritz法求得圆柱壳结构的自由振动频率。研究表明,该方法具有较好的收敛性,与公开发表文献一致性较高,研究成果可为复杂边界条件下圆柱壳结构自由振动特性分析提供数据积累和方法依据。     

加筋圆柱壳的振动特性分析

以一种半解析法为基础 ,分别独立地建立圆柱壳和加强筋的线性方程组。考虑到圆柱壳和加强筋连接界面上的应力和位移的连续性 ,联立圆柱壳和加强筋的方程 ;从而得到全结构的方程组 ,并获得求解固有频率的特征方程和振型方程。此方法主要优点是 :结构的转动惯性、剪切变形等因素都得到了考虑 ,而且不限制结构的圆柱壳厚度和加强筋的高度。本文的方法很容易被推广到加筋的复合材料或加筋的压电材料层合壳等问题。     

圆柱壳稳定性分析的一种新方法

针对圆柱壳在复杂栽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．     

径向载荷作用下复合材料圆柱壳的非线性动力屈曲

采用半解析法求解径向阶跃载荷作用下复合材料圆柱壳的非线性动力屈曲。基于一阶剪切变形理论，由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及几何初缺陷的圆柱壳的非线性动力方程，位移及载荷沿周向采用级数展开，由Galerkin方法得到微分方程组，通过有限差分法求解；根据响应情况，由B—R准则判定屈曲，确定屈曲临界载荷。     

园板弯曲的一种新求解

本文用半解析耦合法分析了园板大挠度问题，通过算例说明该方法简便易行，精度高，对结构工程计算具有很好的实用价值。     

壁厚不连续不对称圆柱壳和开口壳的自由振动分析

视壁厚不连续不对称的圆柱壳或开口壳为层合壳。以弹性力学中的Hamilton正则方程为基础,分别应用Hamilton正则方程的半解析法构建层合壳每一层的线性方程。考虑到每两层连接界面上应力和位移的连续性,联立各层的方程得到系统的控制方程和特征方程。主要的优点是系统的控制方程不限制圆柱壳的厚度,数学模型和数值方法也适应分析壁厚不连续且壁厚不对称的复合材料层合壳问题。     

偏心受村柱壳结构稳定性分析的有限条法

薄壁柱壳结构在偏心受压荷载作用下稳定性问题的分析，如何采用一般有限元法，无论在壳体几何形状模拟，还是失稳位形描述都将遇到难以克服的困难，本文提出了半解析柱壳有限条元法，保证了壳体离散时几何形状表示上与实际结构相一致，并用具有失稳位形描述简单，计算自由度少，精度高，机时省等优点。     

半解析有限元法分析环向加劲圆柱壳外压稳定性

采用一般有限元法分析环向加劲圆柱壳外压稳定性需要用确定的单元结点位移描述待定的各种失稳波形的变化,从而造成单元划分较多,基函数复杂,所需计算机内存大,往往使稳定性分析难于实现。本文利用半解析有限元法来分析圆柱壳的稳定性,可以利用解析的成果代替一般有限元法的离散化处理,有效地解决了用一般有限元法要遇到的难题。半解析有限元法的特点是:在位移模式中,周向引入圆环板和圆柱壳的解析函数,轴向和径向采用了离散型的内插多项式函数。由于采用了解析函数与离散函数相结合的位移模式,所以不但减少了自由度,并提高了计算精度,而且也能方便地处理各种复杂的结构及其不同的连接方式。本研究采用了几何非线性大挠度理论,据此,推导了单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵。在稳定性计算中,把求解失稳荷载和失稳变形形态的问题,转化为数学上求实矩阵的最大特征根及其特征向量的问题。本文最后给出了计算实例,计算结果与理论解吻合较好,说明此法是切实可行的,并且具有广泛的使用范围。     

一类双壳结构振动特性的半解析法

以Hamilton正则方程的半解析法为基础,为一类双壳结构的振动特性提出了一种新的数学模型.基本步骤:(1)独立地建立内外壳和连接筋的线性方程组;(2)考虑到内外壳和连接筋的界面上的应力和位移的连续性,联立内外壳和连接筋的方程,从而得到全结构的方程组.主要优点是:采用了同一种Hamiltonian等参元离散壳和连接筋,结构的转动惯性、剪切变形等因素都得到了考虑,而且不限制壳的厚度和筋的高度;该方法象一般的有限元法一样适应复杂的边界条件和由多种材料构成的结构.本文的方法可推广用来研究加筋复合材料或加筋压电材料层合壳及相应的双壳结构的动力学问题.     

圆柱壳-圆锥壳组合结构振动分析的新方法

提出了一种区域分解法来分析不同边界条件下圆锥壳-圆柱壳-圆锥壳组合结构的自由振动和强迫振动特性。首先将组合壳体的位移边界与固定边界分开,将其分解为圆柱壳、圆锥壳子结构;为能获取组合壳体的高阶振动特性,进一步将圆柱壳、圆锥壳子结构分解为自由的圆柱壳段和圆锥壳段。采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将各壳段分区界面上的位移和转角协调方程引入到组合壳体的势能泛函中,使组合壳体的振动分析问题,归结为在满足分区界面位移和转角协调条件下的无约束泛函变分问题。圆柱壳段和圆锥壳段位移变量的周向和轴向分量分别采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开。算例表明：区域分解法计算出的不同边界条件下组合壳体自由振动和强迫振动结果与有限元软件ANSYS结果非常吻合;该方法具有高效率、高精度和收敛性好等优点。     

受约束的圆柱壳的振动分析

本文提出的解析法可对具有任意经典边界条件和在两端间具有若干约束的圆柱壳的自振特性进行计算。文中将亮体轴向模态位移用完备正交级数表示,然后将壳体振型函数分解为一个一致收敛级数迭加上另一线性多项式,从而解决了振型级数的收敛性和可微性。这样处理比stokes变换方法更具有一般性,不但可以得到受约束的圆柱壳固有频率的精确值,而且可以求得相应的振型。     

确定轴向冲击下薄壁圆柱壳第二临界速度的新方法

研究薄壁圆柱壳的动态屈曲模式，有助于构造具有高吸能率的抗冲击结构。根据轴向冲击下的薄壁圆柱壳存在使其屈曲模式由轴对称转换为非轴对称的第二临界速度，且当冲击速度大于第二临界速度时薄壁圆柱壳的屈曲模式先呈现轴对称形式，然后随着冲击响应时间逐渐由轴对称形式转化为非轴对称形式这一理论，基于有限元仿真，比较撞击系统动能的时间历程和屈曲变形的时间历程，提出了用以确定第二临界速度的能量迭代法。应用此方法设计薄壁圆柱壳的动力屈曲结构可有效地减少试验次数，降低实验成本。该方法的可行性和正确性利用落锤实验得到了验证。     

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。     

圆柱壳动力特性分析

推导了圆柱壳的能量表达式,应用瑞利-里兹法来求其固有频率。在圆柱壳两端简支的情况下,求解了固有频率。同时做了简支圆柱壳对于单位面积上作用径向力的时域和频域的响应分析。     

低速冲击下复合材料圆柱壳的简化分析

将圆柱壳受轴向冲击破坏等效为一均质圆柱的破坏, 给出了等效参数的确定方法, 从而使圆柱壳的破坏分析简化为一维问题。并根据弹性动力学基本理论给出了等效圆柱受的冲击力的一种计算方法, 进一步得到了冲击下的圆柱壳的位移关系。      

分析小型水下圆柱壳结构冲击响应的一种近似方法

根据小型水下圆柱壳状结构受爆炸冲击后散射现象严重的特点，提出了一种新的冲击加速度的近似计算方法。首先把带加强筋的柱壳结构简化为光滑柱壳，并将冲击波分解为不同频率谐和平面波的迭加，然后，采用耦合模态法分析了受爆炸冲击水下圆柱壳状结构周围的散射场，求出了圆柱壳水下结构的表面接收压力，进而分析其受到爆炸冲击后的冲击加速度，并研究了结构的弹性变形、材料特性对冲击加速度响应的影响。工程应用实例的分析结果表明，该方法具有物理概念清晰，运用方便，准确高度的特点，可适用于分析小型水下圆柱壳状结构受到冲击加速度响应。     

玻璃-环氧圆柱壳的撞击吸能分析

玻璃-环氧圆柱壳(管) 的撞击试验表明它的破坏是渐进过程。根据一维应力波传播理论,提出了圆柱壳受轴向撞击破坏的简化模型, 分析了这一破坏过程中的能量变化。结果表明本文中所提出的模型能较好地描述圆柱壳受轴向撞击吸能过程。      

基于波动法的复合材料圆柱壳阻尼特性分析

研究复合材料圆柱壳的阻尼特性。基于Love’s一阶壳理论建立复合材料圆柱壳的振动方程,运用波动法进行求解并进一步建立圆柱壳结构阻尼的分析模型。研究表明,采用所建立的解析模型和计算方法所获得的复合材料圆柱壳模态阻尼和固有频率数值解,与已有的有限元结果基本一致。针对简支(SS-SS),悬臂(C-F)和固支(C-C)三种边界条件,对[0/θ2/90]和[±θ]2铺层复合材料圆柱壳的阻尼特性进行分析,揭示了铺层角度,几何参数和边界条件对阻尼特性的影响。     

圆柱壳冲击动力屈曲的研究

本文报导了圆柱壳在轴向冲南呼扭转冲击作用下动力屈曲的一些实验和分析结果，同时对充满液体的圆柱腔在轴向冲击作用下的屈曲过程和机理进行了探索性的研究，得到了些与内空的圆柱壳相比明显不同的特征。     

平面应变轴对称压电圆柱壳的随机响应

提出求解随机激励轴对称压电圆柱壳响应的一种方法，并导出相应的解析表达式。首先给出压电圆柱壳在边界随机激励下的基本方程；然后通过位移与电势的变换，将随机激励变换到运动方程中；再利用Legendre多项式展开位移，应用Galerkin法化偏微分的运动方程为常微分方程组；最后根据随机振动理论，得到压电圆柱壳位移与加速度响应的均方值，由此可计算随机响应、分析有关因素的影响与机电耦合关系等。分析说明了存在的机电耦合项，及由此产生广义刚度的非对称性。