碳纤维/树酯复合材料叠层圆柱壳在外压下的稳定性

本文将碳纤维/树酯复合材料当做正交异性材料,采用小挠度理论,考虑到非对称多层结构的拉弯耦合效应,耒讨论碳纤维/树酯复合叠层圆柱壳在外压下的稳定性。着重分析了碳纤维/树酯复合正交叠层圆柱壳的层次、层数及环向厚度比值对其外压临界值的影响。并用碳纤维/树酯复合材料三层正交叠层圆柱壳均匀外压试验做了验证。     

弯扭载荷作用变刚度复合材料圆柱壳的屈曲优化

通过曲线纤维轨迹设计,变刚度复合材料圆柱壳将拥有比常刚度(直线纤维)圆柱壳更好的抗屈曲稳定性。为研究弯扭载荷作用下曲线纤维铺层形式和几何参数对变刚度复合材料圆柱壳屈曲性能的影响,建立了变刚度复合材料圆柱壳的参数化有限元模型,结合序列二次响应面方法和圆柱壳屈曲优化模型建立了复合材料圆柱壳曲线纤维轨迹优化的设计流程;以准各向同性铺层复合材料圆柱壳为比较基准,对弯扭载荷作用变刚度圆柱壳在不同铺层方式、不同几何参数下的屈曲性能进行了优化比较。数值结果表明:弯扭载荷作用下,变刚度圆柱壳的屈曲性能随弯矩载荷占比增加而提高,均好于准各向同性圆柱壳,但扭矩载荷占优时,优化常刚度圆柱壳的屈曲性能更具有优势。     

超硬铝合金整体精车加工成形壳体外压稳定性研究

对超硬铝合金整体精车加工成型壳体进行了外压稳定性研究，包括环肋加筋壳的总体稳定性和肋间短壳的局部稳定性。给出了６个短壳试件的试验结果和３个环肋加筋壳试件的试验结果，研究结果表明：由于超硬铝合金材料的高屈服极限和整体精车加工成型壳体的结构整体性高精度（包括几何形状和尺寸），短壳临界外压比过去试件（用低屈服极限材料ＬＦ３Ｍ和ＬＦ６Ｍ，钣金件冲压成型－焊接组装工艺，不同）的试验结果平均提高了５０％以上，     

正交各向异性圆柱层壳振动和屈曲分析

本文从正交各向异性圆柱层壳的动力和相容方程出发，导出了层壳振动和屈曲的控制微分方程，再用加权残值法进行分析，得支了层壳的振动和屈曲的一般表达式，由此可以求得层壳的自振频率和临界载荷，文中引用算例说明应用，并通过３种不同圆管自振频率的比较，验证了本文所介绍方法的有效性。     

复合材料夹层圆柱壳的轴对称失稳问题

本文首先给出复合材料夹层圆柱壳大挠度问题的一般方程,然后在轴对称变形条件下进行简化,得到轴对称变形的非线性方程。在此基础上用摄动法,给出了复合材料夹层圆柱壳轴压轴对称屈曲方程,该方程与齐次边界条件一起构成分析轴对称失稳的特征值问题。通过详细分析得到了该特征值问题的解,无量纲的轴压临界值表达成无量纲的抗弯刚度参数,夹芯抗剪刚度参数和Badtoff几何参数的简单函数。通过这些无量纲参数,轴压临界值实际上是复合材料工程弹性常数,夹心横向剪切模量,各层纤维铺设角,铺层数,夹心相对于表层的厚度和圆柱壳参考中面几何尺寸的函数。     

具有中间框的等网格加筋层合壳的非线性稳定性和临界刚度计算

本文采用修正的Hahn-Tsai复合材料非线性本构关系以及应用能量法,对具有中间框加强的等同格加筋复合材料层合壳的非线性稳定性和临界刚度进行了分析计算。通过大量数例计算,分析讨论了复合材料的非线性效应对轴压和侧向外压联合作用下的等网格加筋复合材料层合圆柱壳的稳定性临界力以及中间框临界刚度的影响。这些计算结果对复合材料的结构设计具有一定的参考意义。     

超硬铝合金整体精车加工成型壳体外压稳定性研究

对超硬铝合金整体精车加工成型壳体进行了外压稳定性研究，包括环助加筋壳的总体稳定性和肋间短亮的局部稳定性。给出了6个短壳试件的试验结果和3个环助加筋壳试件的试验结果。研究结果表明：由于超硬铝合金材料的高屈服极限和整体精车加工成型壳体的结构整体性高精度（包括几何形状和尺寸），短壳临界外压比过去试件（用低屈服极限材料LF3M和LF6M，报金件冲压成型-焊接组装工艺，下同）的试验结果平均提高了50％以上，环肋加筋壳总体失稳的临界外压比过去试件的试验结果平均提高了近30％。     

轴压密肋偏心加劲圆柱壳的塑性稳定性

本文利用塑性变形理论,研究了密肋偏心加劲圆柱壳的轴压塑性稳定性,试验结果表明:理论计算值与试验结果比较一致。     

金属—玻璃钢双层圆柱壳(包括化铣整体加肋壳)的稳定性

金属—玻璃钢双层壳的内层由金属(如钢或铝)构成,它是各向同性的,外层玻璃钢是正交异性的。玻璃钢是为了防热而设置的。为了减轻结构重量,设计者提出;玻璃钢层除了防热,是否还可以承担部分载荷?回答是肯定的,因而要求确定能够承担的载荷数量。双层壳(各向同性、正交异性)的稳定性计算方法已有不少作者研究,但试验资料很     

C/E复合材料正交叠层圆柱壳轴、外压稳定性设计的铺层分析

本文从碳纤维-环氧树脂复合材料(以下简称C/E复合材料)正交叠层圆柱壳轴、外压屈曲载荷出发,分析了正交叠层壳壁的层数、层次及环向厚度比值对壳体承载能力的影响。     

复合材料机载天线罩有限元内力计算和屈曲稳定性分析

本文用有限元法计算了复合材料机载天线罩的内力,并对其进行了稳定性分析,得到了均布载荷作用下天线罩的内力和稳定性临界载荷及屈曲模态。文中选用轴对称截锥单元来离散天线罩,在应变向量阵中引入了横向剪切应变,从而考虑了剪切影响。为了避免剪切自锁,刚度的计算采用一点高斯积分法,几何刚度的推导采用Stricklin法。最终将稳定性问题归结为特征值问题。数值算例表明,对于复合材料旋转壳,横向剪切变形使其临界载荷降低;天线罩内力较大的区域集中在头部附近,失稳发生在根部附近,增加根部的厚度可改善天线罩的稳定性。     

等网格加筋复合材料圆柱壳的总体稳定性和中间框临界刚度计算

本文用能量法对简支边界条件下有中间框加强的等三角形网格加筋复合材料层合圆柱壳在轴外压载荷联合作用下的线弹性总体稳定性以及中间框的临界刚度作了分析计算。部分理论计算结果还与实验结果作了比较,两者的一致性很好。本文所给出的一系列计算结果和得出的结论,对宇航工程结构设计人员有一定的参考价值。     

复合材料结构强度的几个问题

本文从工程实际观点出发,考虑复合材料结构的特点、复合材料结构和金属结构之间的差异,讨论几个实际问题:复合材料结构的一种可能的铺层设计方案;复合材料结构的统计分析与可靠性设计;强加筋件加强的加劲圆柱壳稳定性;强度准则与断裂准则。给出几个有益的建议。为了加快工程应用步伐,应该紧紧围绕设计工程问题,以板、壳正交异性问题为主,开展工程性的理论和实验研究,特别要注意力学性能和较大模型件的实验研究。为减少结构初应力,应尽量采用对称铺层设计。     

基于三阶剪切变形理论功能梯度夹层输流圆柱壳的振动与稳定性研究

研究了功能梯度夹层圆柱壳输送流体时的振动与稳定性.使用Navier?Stokes方程推导得出作用在功能梯度夹层圆柱壳上的流体动压力.基于三阶剪切变形壳理论,利用哈密顿原理推导得出输流功能梯度夹层圆柱壳的控制方程.本文结果与已有结果的对比研究检验了本文方法的有效性.结果表明:输流功能梯度夹层圆柱壳的固有频率随着芯厚比和幂...     

加肋圆柱壳的功率流测试方法研究

针对加肋圆柱壳结构提出了一种功率流测试方法。基于Flugge的圆柱壳理论和功率流定义推导了加肋圆柱壳轴向波和弯曲波功率流测量公式,实现了通过加速度和应变信号获取功率流信息。以加肋圆柱壳有限元模型为对象,施加轴向激振力和横向激振力,提取加速度信息和应变信息并利用本文方法计算功率流,与利用功率流定义式的计算结果基本一致,验证了本文方法的正确性。     

复合材料层状板有限元分析

本文按照折合弯曲刚度理论,导出了矩形板单元的刚度矩阵。该单元考虑了横向剪切变形,每个节点具有三个自由度,适用于各向同性材料,正交异性材料和复合材料层状板(包括薄板和中等厚度板)的有限元分析,同时还导出了一致的几何刚度矩阵,可用于板的线性稳定性分析。文中给出了一些算例,计算结果表明,该单元不但节点自由度少,公式简单,而且还保证了一定的精度。     

复合材料锥壳的试验模态分析

碳纤维/环氧复合材料由于其重量轻、比刚度高及可按承载情况进行优化设计等优点,已逐步为飞行器结构所采用。目前工艺上较成熟的是碳环氧加肋锥壳,但其机械性能对工艺因素较敏感。为解决产品的质量控制和动态响应分析等方面的问题,希望能用试验办法确定其动特性——即确定各阶固有频率、振型和阻尼。过去求锥壳结构动特性的传统的方法是用激振器、振动台或扬声器做正弦扫频激励,用布置在结构上的若干加速度计或应变计求出固有频率及振型,用突然停振的剩余响应确定阻尼。其缺点在于试验周期长,设备复杂且试验结果会受到传感器质量及激励器附加刚度、阻尼等的影响。     

一种简单有效的层合板壳单元

本文通过修正普通四边形单元的横向剪切应变能而得到了一种新的四边形四节点壳单元(本文称之为L_3单元)。该单元每个节点有五个自由度,适用于各向同性、正交异性和层合板壳的线性、非线性及稳定性有限元分析。文中给出了各种类型板壳结构的算例。数值结果表明,该单元不仅公式简单、自由度少,而且具有令人满意的精度和收敛特性。     

考虑了横向剪切的复合材料层合圆柱壳的Karman-Donnell方程

本文从Reissner理论出发,推导了考虑横向剪切的复合材料层合圆柱壳的Karman-Donnell大挠度方程。     

正交异性壳的临界外压计算

本文对正交异性壳在外压作用下的稳定性问題进行了研究,给出了适合工程计算的临界外压公式。文中还就生产工艺对铝-玻璃钢组合结构的承载能力影响作了定性分析,试验表明,该文给出的临界外压公式可以用于工程计算。