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。     

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。     

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。     

复合材料夹层壳的一致有效大挠度理论

复合材料夹层壳是航空航天领域中重要的结构,但它的理论特别是非线性理论还需要进一步发展,才能满足工程应用的要求。本文根据能量误差一致原则和量阶分析方法,利用Lagrange描述法首先得到复合材料夹层壳的一致有效Green应变张量,协调方程和第二Piola-Kirchhoff应力张量。据此和几个基本假设进一步获得了复合材料夹层壳的内力、内力矩的本构方程。应变能密度函数和位能泛函。再利用最小位能原理,得到了平衡方程和边界条件。这些方程在小应变,中/小转动一阶近似的意义上是一致有效的。 根据Koiter伪扁壳概念,对已获得的方程作进一步的近似处理和推导,本文最后获得复合材料夹层伪扁壳的Donnell型方程。     

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。     

面内强磁场下铁磁板壳的自由振动

本文研究了面内强磁场环境下铁磁板壳的自由振动问题。基于Eringen-Maugin的关于磁弹性作用的理性力学模型,从理论上推导了一般壳体在磁场中的运动方程,进而求解了面内强磁场作用下的小磁化率悬臂铁磁薄板自由振动频率。数值计算结果表明,本文模型和已有的实验结果吻合很好。     

三维编织复合材料圆柱壳的热后屈曲分析

通过研究三维圆型编织中所形成的空间纱线交织结构的特征,给出了改进的三细胞结构单胞模型,通过单胞的组装和变换,得到编织预制件的整体力学性能模型.基于Reddy高阶剪切变形理论,导得广义Kármán型大挠度方程,计及边界层效应,采用奇异摄动法,考虑非线性前屈曲、大挠度和初始几何缺陷的影响,给出三维四向编织复合材料圆柱壳在均匀热分布作用下的严格满足边界条件的大挠度渐近解,讨论了纤维体积含量、编织角和几何参数等因素对圆柱壳屈曲和后屈曲行为的影响.     

热环境下不同变量对功能梯度材料壳振动模态的影响

为推进功能梯度材料(FGM)在导弹热防护系统中的应用,旨在研究导弹体热防护壳在不同变量条件下振动模态的变化规律。在建立FGM圆柱壳动力学方程的基础上,借助FGM的热物性参数模型,通过数值计算探讨了陶瓷体积分数指数、热应力以及弹体厚度对FGM壳振动模态的影响。结果表明:陶瓷体积分数指数和热应力对弹体振型无明显影响,弹体振动频率变化是热物性参数变化和热应力变化综合作用的结果,陶瓷体积分数对振动频率影响不明显,弹体的振动频率随壳体厚度增加而增大。     

C/E复合材料带环肋叠层圆柱壳在均匀侧外压作用下的稳定性

本文将碳纤维/树脂复合材料当作正交异性材料,采用线弹性理论,将带肋圆柱壳的环肋看作单向应力状态下的连续分布的壳层处理,用Ritz法求得正交异性多层带密环肋圆柱壳总体稳定性方程和环肋间壳壁段稳定性方程,并做了便于工程应用的简化。对几种不同形状截面环肋的刚度参数计算,给出了具体表达式,提出了环肋材料铺设的刚度设计准则。用C/E复合带环肋截锥壳均匀侧外压试验作了部分验证。截锥壳用平均半径法做相当圆柱壳处理后,其理论值与试验值符合较好。     

环形流道流体阻力特性实验研究

针对环形流道下流体阻力特性较圆管阻力特性存在差异,对不同尺寸间隙的环形流道流体阻力特性进行了实验研究.依据圆管流体流动特性原理,推导出摩擦阻力计算公式,采集实验数据、计算实验结果,并对实验结果进行比较、分析.结果表明,环形通道流动特性与流道间隙大小有关,认为间隙为2.5mm是环形通道流动特性的临界点.研究发现,间隙尺寸大于2.5mm时摩擦阻力系数与理论计算相符,流态转捩雷诺数与常规尺寸基本吻合;间隙小于2.5mm为窄环形通道,窄环形流道流体阻力系数随间隙的减小而减小,流道流体流态转捩点明显提前,并且间隙值越小流态转捩雷诺数越小.     

基于格子玻尔兹曼方法的圆柱阵列积灰数值模拟

为了研究圆柱阵列的除尘效率,以圆柱捕集颗粒物为例,基于Lattice-Boltzmann方法(LBM),探讨了不同类型圆柱阵列表面的积灰过程、形态及其在圆柱表面的堆积.首先使用LBM算法计算圆柱阵列绕流,接着从计算域入口处注入灰尘颗粒,并计算颗粒的运动轨迹、在圆柱表面的堆积.结果表明:颗粒物在圆柱表面的堆积对流体流动有...     

轴对称夹层结构热应力研究

本文对轴对称夹层结构的热应力问题作探索性研究,按照轴对称方程和本文的基本假设,推导了结构计算模型和三角形环元的刚度矩阵,以热应力试验方法作了验证。最后,将计算结果和试验结果作了比较。     

加筋圆柱曲板稳定性的微分求积单元法分析

加筋圆柱壳和圆柱曲板在工程领域中有着广泛的应用,其稳定性特性是设计人员十分关注的一个问题。本文首次尝试应用微分求积单元法分析加筋圆柱曲板的稳定性问题。采用了新的确定权系数的方法建立了微分求积圆柱曲板单元,并给出了详细的分析过程。将微分求积单元法的计算结果与现有的数值结果进行了比较来验证所建立的微分求积单元法的分析过程及结果的正确性,还给出了一些新的数据和图线供设计参考或者用于新方法的验证。     

不对称夹层壳的稳定性

不对称夹层壳是指两表层材料不同和厚度不等的夹层壳,设一表层材料的弹性模量和厚度为E_1,t_1,另一表层材枓的弹性模量和厚度为E_2=k_E E_1、t_2=k_1。过去有人对不对称夹层壳的稳定性作过研究,但推导过程太烦、临界载荷算式很复杂,不便工程使用。本文从工程使用的需要出发,用近似理论建立微分方程,并给出园筒壳轴压和外压的临界载荷算式。     

螺旋折流板换热器壳程流动特性研究

利用激光粒子图像测速(PIV)技术在有机玻璃模型上对螺旋折流板换热器的壳程流动特性进行了实验研究.结果表明,螺旋折流板换热器管问流体斜向冲刷管柬.管间流场中非稳定区的流体由于接近换热器的轴心,受三角区漏流的影响,流速沿轴线方向呈上升趋势,且具有较强的轴向速度.稳定区内的流体流动较为平稳,其切向速度较高,具有明显的旋流特征,是换热效果较好的区域.管间流场的流体具有沿轴线方向波动的径向速度,可以增加流体的扰动,有利于传热.在管束外围,折流板与简体之间的漏流会增加流体的轴向速度,而搭接区的漏流则使得流体的切向速度增加而轴向速度减小.漏流对流体流速的影响会沿着轴线方向不断减小,流体流速趋于稳定.     

基于遗传算法的复合材料圆柱壳屈曲多目标优化设计

针对复合材料圆柱壳屈曲载荷最大化和缺陷敏感度最小化问题,提出以铺层纤维方向角为设计变量的基于遗传算法的多目标优化方法,采用层合壳屈曲理论计算临界载荷和统计方法计算缺陷敏感度,对由多个个体组成的群体施加选择、交叉和变异等演化操作,通过多代进化得到问题的pareto解.算例优化结果与采用离散方法得到的目标空间解边界比较吻合,验证了方法的准确性和有效性.     

圆柱厚壳混合状态等参元的半解析解

本文给出圆柱壳问题混合状态方程的一种强有力的半离散半解析方法－混合状态等参元，它沿壳厚方向未作任何位移及应力分布假设，采用状态控制方程给出解析解答，与通常壳体元相比减少了未知量数目，提高了计算效率。     

变厚度圆锥壳的传递函数解

采用多参量渐近分布参数传递函数法,分析了变圆锥壳的静变形和自由振动问题。文中利用Fourier级数展开,Laplace变换,推导了变厚度圆锥壳状态空间形式的运动微分方程。在圆锥壳渐近传递函数解的基础上,再引入一个与厚度变化相关的小参数。利用摄动方法,将微分方程进行双参层摄动,采用传递函汉对所得到的摄动方程进行求解,得到了变厚度圆锥壳在任意边界条件下的渐近传递函数解。     

一种应用于水流的纹影特性光流测速算法

本论文基于光流优化算法,发展了一种适用于水流的纹影特性光流测速算法。在存在密度梯度的条件下,纹影图像的亮度反映了流场折射率的一阶导数,结合纹影亮度方程和流体连续性方程推导了适用于水的物理约束条件,采用二阶散度–旋度正则化作为空间平滑约束条件,基于两个约束条件构建了能量方程,通过变分法对能量方程进行最小化求解获得速度场。以热羽流为例,使用该算法对浮力羽流纹影图像进行了计算,并与互相关算法和传统光流算法的结果进行了比较。结果显示:本研究提出的算法能更好地体现流动特性,得到更高的空间分辨率。该方法基于纹影图像,无需在流场中添加示踪粒子,对流场无干扰,具有结构简单、使用方便等优点。     

轴压偏心加筋薄壁圆柱壳的塑性稳定性

根据Hencky-提出的塑性形变理论,应用小挠度能量法获得了轴压偏心加筋薄壁圆柱壳的塑性屈曲方程。在分析中考虑了下列诸因素:(1)蒙皮局部失稳的影响;(2)加筋条的偏心距;(3)加筋条的单向受力状态;(4)加筋条和蒙皮具有不同的材料性能。据此编写了计算机程序。两个实例的计算结果表明了该方法对于工程应用的可行性。