环向加肋具有初始几何缺陷的旋转壳非线性数值分析

研究了具有初始几何缺陷的环向加肋旋转壳的小应变，大转动，大位移问题。把环肋作为曲梁来处理，推导了环肋四种变形组合一的几何非线性应变阵及肋截惯性主轴为任意方向时的内力方程，然后对壳肋组合注解控制方程。     

加肋缺陷旋转壳非线性数值分析

本文用加权残值法成功地研究了具有初始几何缺陷的子午向加肋旋转壳的小应变、大转动、大位移问题。文中把子午肋作为曲梁来处理，推出了子午肋４种变形组合下的几何非线性应变阵又肋截面主惯性轴方向任意时的内力方程。用最小二乘配点法建立求解式，用联合法解非线性方程组。用简便而相对精确的方法解大变形组合壳体是本文的特点。     

加肋锥-环-柱结合壳连接分段极限承载能力分析

为研究初始几何缺陷对加肋凸型锥-环-柱结合壳连接分段极限承载能力的影响,参考现行规范对初始几何缺陷的要求,设计了初始几何缺陷的不同组合作为计算方案。建立了含不同初始几何缺陷形态的锥-环-柱结合壳连接分段模型,采用弧长法,分析连接分段的极限承载能力及破坏形式,并探讨了几何修正系数Cg的计算方法。结果表明:不同形态的初始几何缺陷对连接分段极限承载能力的影响有所区别;含加肋凸型锥-环-柱结合壳连接分段的极限承载能力几何修正系数可参考本文结论。     

用样条加权残值法分析具有初始几何缺陷的壳体结构

导出了具有任意初始几何缺陷的壳体在曲线坐标中的小应变和大挠度情形下的基本方程,并给出了柱壳的控制方程。对该方程用加权残值法求解,采用最小二乘配点法解决了壳体的静力计算,计算中,对位移和应力函数沿子午向选取了5次B样条,环向选三角级数,以两者的组合函数作为试函数,其初始几何缺陷则根据给定的离散值进行拟合。文中给出了算例,计算结果与已有文献吻合较好。     

不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定性分析

环肋圆柱壳结构因其具有的诸多优点,而被广泛应用于工程实际,但随着钢材屈服极限的不断提高,其稳定性问题越来越成为保证结构强度的一个重要指标,因此有必要对其结构的稳定性进行详细的分析.在对受各向均匀外压和单向均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定特性的了解、认识和重新分析的基础上,研究了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性,得出了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性的规律,并在理论分析的基础上绘制了不同纵横均匀外压作用下的环肋圆柱壳随几何参数变化的稳定性曲线,由稳定性曲线给出了能使材料充分得到利用的环肋圆柱壳几何参数的范围.所得到的一些结论不仅能进一步完善环肋圆柱壳的稳定性理论,而且对实际工程设计及计算具有指导意义.     

环肋加强变厚度圆柱壳的自由振动

分析了环肋变厚度圆柱壳的自振特性。采用精细时程积分法求解圆柱壳的一阶矩阵微分方程,结合壳体厚度变换矩阵以及由环肋运动微分方程导出的环肋状态向量变换矩阵,建立了环肋变厚度圆柱壳的整体传递矩阵,并依据边界条件获得结构自由振动的频率方程,从而对变厚度环肋圆柱壳进行的自由振动特性进行分析。数值计算结果表明,用该方法处理类似的环肋加强以及变厚度结构的自由振动问题是合理可行的。     

整体斜交加肋圆柱壳的Donnell型简化方程

本文利用简化的应变与位移关系式推出了整体斜交加肋圆柱壳的Donnell型简化方程,该方程当θ_1=0°和θ_2=90°时即为整体正交加肋圆柱壳的Donnell型方程。文中还给了加强肋构成正方菱形网格的圆柱壳在轴压作用下的临界应力公式。     

有初始几何缺陷的旋转壳非线性数值分析

导出了小应变、大转动、大位移薄壳考虑初始儿何缺陷的非线性几何方程。用双向样条试函数及离散最小二乘配点法求解。本方法未知量少、精度高、计算速度快、占用计算机内存少。     

多层不等厚组合圆柱壳屈曲数值模拟分析

针对大型立式组合圆柱壳结构的几何特征,采用数值模拟方法分析了多层不等厚特征因素对圆柱壳屈曲临界载荷的影响.提出多层不等厚可看成是圆柱壳壳壁上的几何缺陷,在一定程度上会减弱经典圆柱壳的屈曲临界应力水平.建立数个多层不等厚组合圆柱壳的屈曲分析有限元（FEA）模型,初步分析了不同载荷工况下多层组合圆柱壳的屈曲行为,得到相应的屈曲失稳临界载荷,验证了环向应力对组合圆柱壳屈曲的影响规律.结果表明,多层不等厚特征因素可明显降低经典圆柱壳的屈曲临界载荷,其中层数和相邻圆柱壳壁厚差值对屈曲临界载荷的影响最大.     

凹型加肋锥-环-柱结合壳局部加强方式的研究

为了给潜艇加肋锥-环-柱结合壳提供设计依据,对组合壳中凹环壳块的加强方式进行了探讨.通过分析凹型加肋锥-环-柱结合壳中环壳块的应力,指出凹环壳块需局部加强的必要性.提出凹环壳块中部增设肋骨和凹环壳块适当加厚两种加强方式,分析它们的应力分布特点.通过大量的计算,比较两种加强方式的效率,提出"应力放大系数"作为衡量凹环壳块加强方式效率的指标.制作了2种加强方式的凹型加肋锥-环-柱结合壳精车模型,进行了模型试验.计算分析和模型试验结果表明,对凹环壳块适当加厚是提高凹型加肋锥-环-柱结合壳效率的较优越的加强方式.     

组合肋板式陶瓷换热器芯板几何尺寸的数值分析

建立了四种几何尺寸不同的空气通道模型。根据传热方程采用有限差分法求解。通过数值分析,证明在给定条件下,改变芯板上肋片的高度和间距或空气的人口温度,可以影响空气的预热温度。所得结果为设计最佳的芯板几何尺寸和组合不同类型的换热器提供了依据。     

圆柱壳结构外压弹塑性稳定性问题的半解析有限元法

本文综合考虑了几何、物理双重非线性因素的影响,对圆柱壳结构在承受外压作用下发生失稳屈曲进行了研究。几何方程采用大位移的应变位移关系,物理方程采用弹塑性分析的应力应变关系,导出了圆柱壳单元弹塑性分析的切线刚度矩阵。计算中,为了追踪失稳屈曲完整的平衡路径,在位于极值点邻域内的每一增量步中,我们采用控制弧长约束下的增量一迭代法进行计算,使计算效率大大提高。     

含凸、凹型加肋锥-环-柱结合壳的连接结构试验研究

制作了一个含凸、凹型加肋锥-环-柱结合壳的连接结构焊接钢模,进行了静水外压试验,研究连接结构的应力分布.环壳块的嵌入有效地削减了锥-柱结合部的应力峰值.模型在大圆柱壳破坏,表明连接结构的强度高于所连接的基本结构(环肋圆柱壳)的强度.实验证明含凸、凹型加肋锥-环-柱结合壳是潜艇耐压艇体相邻的大、小圆柱壳间一种优越的连接结...     

单壳体潜艇壳体结构损伤后的屈曲分析

针对单壳体潜艇遭受碰撞、搁浅、战时的武器命中和爆炸冲击,耐压壳体出现塑性变形但没有被击穿的损伤情况下的结构稳定性问题,利用几何缺陷薄壁圆柱壳的卡门-唐纳尔非线性应变位移关系式和变分法推导了具有初挠度的耐压壳的平衡方程和相容方程,给出了耐压壳的应力函数表达式.在只考虑几何非线性的情况下,利用里兹法得到了静水压力作用下的不同损伤程度艇体结构的载荷挠度幅值曲线和临界载荷.结果表明,与完美耐压壳体不一样,具有初挠度的耐压壳屈曲是极值点屈曲,载荷随挠度幅值增加到局部极大值后,随着挠度幅值的增大反而减小.随着损伤程度加深,即初挠度幅值的增大,耐压壳的临界压力减小,表明耐压壳的承载能力下降;同时随着损伤程度加深,极值点变得越来越不明显,极值点屈曲问题渐渐转变为强度问题.     

带参数非线性方程组求解中的正交增量法

讨论了弧长增量法的基本思想与发展现状，提出了建立正交约束方程来实现对非线性问题解曲线的跟踪。此方法具有几何意义明确、控制方程简单，以最快的速度迭代收敛等优点，有效地应用于曲壳的几何非线性有限元分析中。     

轴压下大型薄壁圆柱壳的稳定性研究

承受轴向和周边径向压力的大型薄壁钢柱壳结构的稳定性分析是一个十分复杂的问题.根据理想壳体结构的屈曲平衡方程得出的临界应力,结合德国和我国的设计规范,通过有限单元法研究了初始缺陷、环向加劲肋间距、大开孔对薄壁圆柱壳稳定性的影响.结果表明:初始缺陷可使薄壁柱壳的极限屈曲应力降低至理想壳体临界应力的1/4以下;环向加劲肋间距的减小能够使得壳体极限屈曲应力显著增加,进而大大地提高了壳体的轴向承载力;大开孔的存在严重削弱了壳体的整体稳定性.上述结论对于薄壁柱壳的稳定性分析具有一定的理论意义和实用价值.     

薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向载荷作用下的非线性振动

从弹性壳体的无量纲控制方程出发，研究了一类薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向均布载荷和温度载荷作用下的大挠度非线性振动问题．采用打靶法对周边固定的问题进行了数值求解，分析和讨论了组合结构的固有频率与外载荷、锥底和环板半径比例、扁壳锥度的非线性关系以及结构刚度的变化．     

具有初始几何缺陷壳体几何非线性问题的基本方程

考虑了任意理想曲面壳体制造偏差的影响，导出了非线性几何方程与平衡方程。该方程与适当的本构方程相结合，可用于求解有初始几何缺陷壳体的几何非线性或几何与物理非线性问题。     

正交异性圆环壳在一般轴对称载荷下几何非线性方程及其摄动解方程

本文基于小应变、中小转动的弹性薄壳理论,导出了几何非线性的正交异性圆环壳轴对称变形的基本方程及其摄动解方程.     

荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响

首先对组合肋壳与其他组合壳体结构形式进行了对比,阐述了组合肋壳这种新型结构的优势.利用非线性有限单元法研究了荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响,得出了在U.L.描述下的组合单元刚度矩阵,并利用弧长法跟踪结构的荷载-位移曲线.通过在全跨、1/2跨对称、1/2跨不对称、1/4跨四种不同荷载分布作用下,组合肋壳稳定性的全过程跟踪,得到了组合肋壳的失稳形式和最大变形点全过程荷载-位移曲线,发现不同荷载作用下极限荷载不同,1/4跨均布荷载是结构的最不利受力情况,同时计算结果显示组合肋壳结构有较高的后屈曲强度.