温度对壳体强度和稳定性的影响

一、壳体中几种典型的热应力对于不受任何约束的壳体。经受均匀温度变化时,壳体可以自由膨胀或收缩,因而,温度变形不引起热应力。若温度分布不均匀,或壳体某部分位移受到限制,壳体中将产生热应力。 1 均匀温度场内双层圆柱壳中的热应力若两壳体由不同材料做成,弹性模量和热膨胀系数分别为:E_1、α_1;E_2、α_2。由于     

轴压下圆柱加筋壳的热屈曲

圆柱加筋壳轴压和温度载荷下的稳定性是高速航天结构设计和安全评估中的关键问题。本文针对简支边界条件下纵横加筋圆柱壳在轴压和温度载荷联合作用下的屈曲问题进行了理论分析,考虑了加筋条的偏心效应以及材料属性的温度相关性,给出了临界屈曲载荷和温度载荷的解析表达式。测试算例验证了本文结果的可靠性,本文结果为研究各种几何和材料参数对轴压纵横加筋圆柱壳屈曲载荷的影响以及结构优化设计提供了重要的理论参考。     

复合材料蜂窝夹层结构轴压载荷下总体屈曲计算研究

对两种芯层厚度的复合材料蜂窝夹层板进行轴压载荷下的稳定性试验,给出了试验件的屈曲载荷及破坏形式。分别采用四种工程方法及线性与非线性有限元方法对轴压载荷下蜂窝夹层板的屈曲破坏载荷进行计算,根据试验结果,对各类方法的计算结果进行了误差分析并给出了其使用建议。对文献[8]中的方法,因计算过程简单,易于程序化实现,推荐在型号设计中使用。     

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。     

密肋加劲圆筒壳轴压稳定性分析

1935年Taylor在文中对各向异性壳进行了探讨,后来在文和中,从各个方面对各向异性壳进行了研究。本文利用线性理论,导出各向异性筒壳Donnell型方程的特征方程,用多元函数求极值的法则,导出轴压稳定性临界载荷,极小值存在的充要条件。若极小值存在,此值就是临界值;若不存在极小值时,临界值(最小值)必然落在允许区域内的某一界面上。这一法则,对纤维缠绕的复合材料,夹层结构等各向异性结     

圆柱壳轴向塑性动力失稳的第二临界速度

本文利用铝合金材料200多个9种不同厚度的圆柱壳研究在轴向冲击载荷作用下的塑性失稳问题。实验结果表明:不同半径a与厚度h比值的圆柱壳受撞击的塑性失稳,其屈曲模态会对应两个失稳临界速度V_(c1)、V_(c2),前者对应于轴对称屈曲模态,在a/h一定范围内后者比前者可以大一倍,一般是非轴对称屈曲模态,可认为它丧失承载能力。     

应用分解刚度法分析金属点阵夹芯板屈曲问题

基于Ressiner夹层板理论,采用分解刚度法对四边简支点阵夹芯板承受面内压缩荷载时的屈曲问题进行了分析。将点阵夹芯均匀等效为连续体,假定夹芯只提供抗剪切刚度,面板只提供抗弯刚度,基于能量原理得到了屈曲临界载荷系数。将分解刚度法和胡海昌法得到的结果进行了对比。分别针对合金钢、铸钢和铝合金三种材料夹芯进行了临界载荷系数计算。讨论了点阵胞元构型、夹芯杆倾斜角度和面板厚度对屈曲临界载荷的影响规律。     

圆柱形块壳的动力稳定性

在导弹、火箭的飞行过程中,弹体结构除了承受静载荷外,还承受脉动载荷的作用。本文研究了在轴向静载和脉动载荷联合作用下,圆柱形块壳的动力稳定性问题,给出了结构主要不稳定区域和“联合”共振不稳定区域边界的计算方法,分析了单频脉动轴压、同相位多频脉动轴压和阻尼对结构动力不稳定区域的影响。分析计算结果表明:当使用轴向载荷接近于结构轴压失稳临界载荷时,小的脉动轴向载荷可能导致结构提前失去稳定性,而且失稳模态不同于静力失稳模态。因此,在结构设计中,宜采用载荷频谱图和结构动力不稳定区域图进行结构强度校核和结构可靠性评估。     

脉冲侧压下的筒壳弹性屈曲

本文利用弹性理论对在空气冲击波作用下的圆柱壳的侧压稳定性进行了计算分祈,在不圆度为1％、最大位移为半径的5％时,计算结果与实验结果有很好的一致性。引入等效加载时间概念来表征载荷的时间特性,得到了载荷～冲量关系。通过对各种结构尺寸的临界载荷的计算,证明动力过载系数不仅与加载时间有关,而且与结构有关。在厚度一半径比大于0.005或长度-半径比小于4的区域内,临界载荷对结构几何参数比较敏感。     

网格整体加劲圆筒壳的刚度参数计算和临界载荷计算

本文用七十年代发展起来的复合材料力学理论来简化网格整体加劲圆筒亮的刚度参数计算和临界载荷计算,使得整个推导过程及计算公式十分简便,物理含意清楚。用本文的计算方法对一些算例的计算结果表明:等网格整体加劲圆筒壳对承受轴压载荷似乎有明显的优点,在等重的条件下,其临界轴压大约比两向肋条加劲圆筒壳高25～30％。     

功能梯度压电夹层板条中的反平面裂纹问题

本文研究了夹在两个均匀压电材料半空间中功能梯度压电板条内的反平面裂纹问题。假设功能梯度压电夹层板条的材料参数沿厚度方向连续变化,并考虑裂纹面上电绝缘型和电渗透型两种边界条件。利用Fourier变换,首先将混合边值问题转化为对偶积分方程,即而归结为求解第二类Fredholm积分方程。通过数值计算,求得了功能梯度压电夹层板条内反平面裂纹的应力强度因子、电位移强度因子和能量释放率,分析了材料物性参数梯度、几何尺寸和载荷条件对它们的影响。     

复合材料蜂窝夹层结构的总体稳定性研究

采用两种有限元模型和工程方法分别对复合材料蜂窝夹层结构在压缩、剪切载荷作用下的总体稳定性进行了计算,根据各计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:对于承受压缩载荷的结构,采用工程计算法能够较好的预估结构的屈曲临界载荷,而对于承受剪切载荷的结构,采用三维有限元法能较好的计算结构的屈曲载荷。     

简支薄壁光园筒壳和光锥壳的临界外压(小结)

到目前为止,国內外已有许多研究园筒和锥壳外压稳定的文献和实验数据。大部分文献都认为锥壳外压稳定和当量园筒有密切的关系。我们采用的当量园筒(除短截锥壳临界水压以外)系Niordson所提出,后来为Seide和Singer等人沿用的当量园筒.该园筒的半径等于锥壳的平均曲率半径、长度等于锥壳的斜长(即母线长度),两者厚度     

C/E复合材料网格加劲壳临界外压计算的实验验证

本文给出了C/E复合材料三角形网格加劲壳几个临界外压试验结果,并与理论计算结果作了比较。比较表明:作者为复合材料网格加劲壳提供的临界外压计算公式是可用的。最后根据本文给出的少量临界外压试验结果,为复合材料网格加劲壳临界外压设计计算提供了试验修正系数的初步值。     

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。     

一种新的局部损伤韧性破坏理论及其在轴（球）对称结构中的应用

首先引入了一种新的局部损伤韧性破坏理论，包括考虑损伤的弹塑性本构关系，损伤演化模型和破坏准则。然后讨论了损伤问题的求解方法。以DE36压力容器用钢为例，求得了幂硬化材料厚壁筒和厚壁球壳中应力三轴度的分布规律和损伤分布的解析表达式，并对其开裂位置和破坏临界载荷进行了预测，取得了具有工程实际意义的结果。     

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。     

密肋偏心加劲圆柱壳的弹性稳定性

整体加劲圆柱壳是目前型号中应用得最广泛的结构型式。本文利用线性各向异性理论,导出了密肋偏心加劲圆柱壳的弹性失稳临界轴向应力的计算表达式。着重分析了肋条的偏心影响。分析结果表明:肋条偏心对于壳体的失稳模型和失稳载荷都有大的影响,对于文中所提到的试验件,考虑肋条偏心影响的临界轴压计算值此不考虑偏心影响的计算值约低20～30％。试验结果表明:考虑偏心影响的理论计算结果与试验结果是比较一致的。     

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％。     

纳米压痕试验中圆柱形压头尺寸效应

针对薄膜材料在纳米压痕试验时出现的压痕尺寸效应,运用准连续介质法模拟单晶铝膜纳米压痕试验初始塑性变形过程。分析了不同直径的刚性圆柱形压头分别压入同一深度时弹性和塑性变形特点,并获得了相应的载荷—压深曲线。基于Oliver-Pharr法,预测了纳米硬度值和弹性模量。研究数据表明:纳米硬度值随着压头直径的增加而减小,呈现出明显的压头尺寸效应;当压头直径达到或超过80时纳米硬度值趋于稳定值,即压头尺寸效应消失。同时表明弹性模量不存在尺寸效应。表明材料的弹性模量本质上仅依赖原子间的结合能,而和压头尺寸基本无关。