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.     

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。     

一般边界条件下受轴向冲击圆柱壳的动力特性计算分析

在受轴向冲击圆柱壳的非冲击端引入轴向、周向、径向和径向旋转4个方向边界弹簧模拟一般边界条件。根据Love薄壳理论得到圆柱壳变形过程中的应力应变,并采用一种改进的Fourier级数方法表示圆柱壳沿坐标轴方向的位移。将应力应变以及位移代入圆柱壳的能量表达式,采用基于Hamilton方程的一阶变分法对能量表达式进行推导和变换,得到一般边界条件下受轴向冲击圆柱壳的自然频率以及动力屈曲临界载荷的判别式。计算分析了一般边界条件对受轴向冲击圆柱壳的自然频率和屈曲临界载荷的影响,以及不同边界条件圆柱壳屈曲模态的类型特点。结果表明：一般边界条件下自然频率随着冲击载荷增大而降低;随着轴向波数的增加圆柱壳自然频率及屈曲临界载荷增大,随着周向波数的增加屈曲临界载荷也增大;轴向、周向、径向和径向旋转各个方向边界刚度对圆柱壳自然频率和屈曲临界载荷的影响都是刚度系数越小,自然频率越低而临界载荷越大;圆柱壳受轴向冲击,边界条件的改变会影响屈曲模态。     

复合加载条件下环肋柱壳的抗冲击屈曲能力分析

由Ｈａｍｉｔｏｎ变分原理导出非轴对称运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值解法研究了复合载荷（轴向流－固冲击载荷＋径向均匀外压）条件下环肋圆柱壳的弹塑性动力屈曲。分别采用类似Ｂ－Ｒ准则和Ｓｏｕｔｈｗｅｌｌ方法来确定临界屈曲载荷,讨论了环肋骨和径向均匀压对圆柱壳结构抗冲击屈曲能力的影响。     

轴向冲击载荷下有限长圆柱壳的动态屈曲研究

本文总结了许多学者的经验和理论,应用屈曲理论,将弹性屈曲和动力屈曲作为重点。主要讨论了弹性结构一端受轴向冲击载荷作用下的动态屈曲问题,应用应力波传播理论讨论无限长圆柱壳的动态屈曲,以及在有限长情况下应用应力波传播和反射理论研究有限长圆柱壳的屈曲问题。     

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．     

具有夹层的正交异性复合材料圆锥壳体的非线性轴对称屈曲分析

研究均布载荷作用下边缘可移夹支具有正交异性复合材料表层和软夹心的夹层圆锥壳非线性轴对称屈曲问题.利用变分原理导出具有正交各向异性表层夹层圆锥壳在均匀外压作用下的非线性轴对称屈曲问题的基本方程,采用修正迭代法^[8]求得了可移夹支边界条件下壳体临界屈曲载荷的解析表达式,对几种典型的纤维增强复合材料表层夹层圆锥壳给出了数值结果和图表,讨论了几何参数和物理参数对临界屈曲载荷的影响。     

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。     

轴向冲击载荷下圆锥壳的塑性屈曲

本文用文献[1]中建议的能量原理研究了轴向冲击载荷下小锥角圆锥壳的轴对称塑性屈曲问题,获得了临界冲击速度和线性屈曲模态的表达式,并与文献[1]中圆柱壳的相应结果进行了比较。     

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。     

非轴对称移动载荷下有限长圆柱厚壳的动力响应

本文在介绍圆柱厚壳应力与位移理论分析发展的前提下,建立了有限长圆柱厚壳在非轴对称移动载荷作用下的三维力学模型,假设沿厚度方向径向剪切应变二次分布、径向正应变线性分布,且建立了为满足边界条件待定的位移表达式,采用Heaviside函数和Dirac函数表达移动和作用变化着的移动载荷的基础上,用最小势能原理建立了该圆柱厚壳的动力学微分方程组,应用Galerkin法和修正的Runge–Kutta–Fehlberg法,求得了非轴对称移动载荷作用下的圆柱厚壳的动力响应。通过具体算例,对有限长圆柱厚壳的位移响应和应力状态进行了分析,并将动态响应的理论解与ANSYS数值解进行了对比,从而相互印证了解的可靠性。     

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。     

面芯脱粘缺陷对复合材料夹芯圆柱壳屈曲特性影响分析

面芯脱粘是复合材料夹芯结构常见的损伤形式。本工作综合考虑面芯界面损伤演化、分层屈曲以及分层扩展的耦合作用,建立了深水静压载荷下复合材料夹芯圆柱壳极限承载能力预报方法。基于非线性极限载荷计算方法,通过预制初始缺陷,开展了含面芯脱粘缺陷复合材料夹芯圆柱壳屈曲特性分析,揭示了典型面芯脱粘缺陷对复合材料夹芯圆柱壳失效模式及极限承载的影响机理,得到不同面芯脱粘形式、脱粘尺寸、脱粘位置的影响规律。研究发现,随贯穿面芯脱粘长度增加,结构失效模式发生整体屈曲→混合屈曲→局部屈曲演化;外蒙皮/芯层面芯脱粘对含环向贯穿面芯脱粘复合材料夹芯圆柱壳极限承载敏感度更高,内蒙皮/芯层界面脱粘对含纵向贯穿面芯脱粘缺陷复合材料夹芯圆柱壳极限承载敏感度更高;对于多个局部圆形面芯脱粘,沿纵向分布越集中、沿环向分布越离散,结构极限承载损失率越高。研究成果对面芯脱粘缺陷复合材料夹芯圆柱壳的优化设计与可靠性评估具有很好的指导意义。     

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。     

矩形薄板在面内撞击下动力屈曲的实验研究

利用Hopkinson压杆系统对矩形薄板在面内撞击下的动力屈曲进行了实验研究。结果表明矩形薄板存在屈曲后强度,在屈曲发生后面内载荷可以继续增加,通过记录屈曲发生的时间求得临界屈曲长度,并对实验模型进行了理论分析。对比分析结果表明,当压应力波向前传播一定距离后矩形薄板发生局部屈曲,得到的临界屈曲长度与理论计算结果吻合良好。     

轴向载荷作用下壳壁厚度对动态屈曲影响的研究

圆柱壳是工程中最常用的结构元件之,对圆柱壳在各种基本载荷以及在不同类型载荷的联合作用下的屈曲问题研究一直是应用力学界和结构工程界十分关注的课题,与静态屈曲相比,圆柱壳的动态屈曲问题的研究还不尽完善。本文通过壳壁厚度对圆柱壳在轴向冲击下的动态屈曲问题进行了详细的研究。     

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。     

中心分布压力作用下圆底扁锥壳的大挠度问题

本文研究圆底扁锥壳在中心分布压力作用下的轴对称大挠度变形和稳定性,提出了求解圆底扁锥壳非线性方程的牛顿-样条函数方法,分别讨论了当几何参数λ固定时载荷作用半径的变化对壳体屈曲性质的影响以及当载荷作用半径固定时几何参数λ的变化对壳体屈曲性质的影响,对ν=0.3的情形给出了数值分折结果。     

复合材料波纹夹层圆柱壳设计及轴压性能

结构轻量化是航空航天发展的永恒主题, 波纹夹层圆柱壳作为常见的轻质结构形式, 在航空航天领域具有很大的发展空间。采用模具热压法, 制备出纵向和环向碳纤维复合材料波纹夹层圆柱壳, 其中芯子整体成型, 面板分瓣制备。采用经典板壳屈曲理论, 分析纵向和环向波纹夹层圆柱壳的轴压力学性能, 得到了欧拉屈曲、整体屈曲、局部屈曲和面板压溃4种失效模式下的极限载荷理论公式。绘制出结构的失效机制图, 直观显示出了失效模式与试件尺寸之间的关系。通过对纵向和环向波纹夹层圆柱壳的轴向压缩试验, 获得了结构的载荷-位移曲线及局部屈曲和面板压溃2种失效模式。结果表明:纵向波纹夹层圆柱壳的轴向承载能力及载荷/质量效率优于环向波纹夹层圆柱壳, 在一定范围内增加圆柱壳面板的厚度、减小圆柱壳的高度可提高结构的载荷/质量效率。      

受径向约束细长水平管柱的正弦屈曲

本文首先利用能量变分原理得到了受径向约束水平受压管柱的屈曲微分方程及其应满足的端部边界条件。通过能量方法得到了管柱处于正弦屈曲状态时变形与载荷的关系,并证明了正弦屈曲中管柱的平衡状态是稳定的;求出了初始正弦屈曲的临界载荷和能保持正弦屈曲状态的最大载荷。屈曲微分方程的数值结果与理论解有良好的一致性。