圆柱壳热应力的理论与实验研究

本文根据薄壳的经典理论,导出了在受有轴对称的多项式温度分布条件下,圆柱壳的位移、内力和热应力的理论公式。并以三次多项式温度分布为例,计算了三种边界条件(自由端、固支端、简支端)下,理论的和有限元的热应力曲线,对固支端进行了热应力实验,绘制了实验曲线。最后,对三种情况作了分析对比,结果表明,理论与有限元计算曲线相当吻合,计算与实验曲线分布趋势一致。     

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。     

整体加筋圆筒的中间框临界刚度计算

本文采用能量法导出了有附加中间框加强的整体加筋圆柱壳在轴外压联合作用下,中间框临界刚度的简单的表达式,可供设计人员参考使用。     

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。     

端部状态对斜置圆柱气动力分布的影响

在有限长度圆柱气动力测试风洞试验中,端部状态的变化对气动力有很大影响。在雷诺数为6.43×104时,通过刚性模型风洞测压试验对3种端部状态下的斜置圆柱气动力特性进行研究,基于平均风压系数沿斜置圆柱的轴向和周向分布规律,分析端部状态对斜置圆柱气动力测试结果的影响。结果表明:斜置圆柱表面风压沿轴向可分为近上游端部区、中间区和近下游端部区;由于马蹄涡的存在,在近上游端部区的背风面,风压沿轴向有一个突变,端部状态对马蹄涡强度有很大影响;在中间区,背风面风压沿轴向出现交替变化,可能是由于在近上游端部区形成的旋涡受到轴向流作用向中间区流动导致的,端部状态对交替风压变化的幅度和阻力系数有很大影响;当下游端部封闭时,近下游端部区的迎风面和背风面风压都会出现突变,且迎风面的突变幅度更大,下游端板对近下游端部区迎风面的风压分布影响更大。     

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...     

三维编织复合材料圆柱壳轴压下的屈曲分析

根据边界层理论,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,分析在固支条件下,三维四向编织复合材料圆柱壳在轴压下的屈曲和后屈曲性态,讨论了纤维体积含量、几何参数等因素对圆柱壳屈曲的影响.结果表明,纤维体积含量、编织角和初始缺陷对编织复合材料圆柱壳的影响是不可忽视的.     

框、壳相互作用力q的弹塑性公式

本文根根载荷及结构的对称性,导出了柱壳平衡方程及挠度方程,并作了求解。文[1]弹性框的假定是不合理的,计算与试验结果相差很大。本文导出了框壳均进入塑性后q的计算公式,计算结果与试验数据相当符合,在工程上有直接使用价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

用分域型矩量法分析阻尼介质对壳体塑性动力响应的影响

本文给出分域型短量法，并将其应用于壳体塑性动力响应问题。文中以承受均布冲击侧压的固支长圆柱壳为例，应用分域型矩量法分析阻尼介质对其塑性动力响应的影响。     

圆柱壳板非线性屈曲的分叉解

采用商用有限元分析软件MSC/Nastran,对两直边铰支、其余两边自由的各向同性圆柱壳板中心受横向集中载荷下的非线性屈曲和后屈曲过程进行了分析,简单地采用了不对称网格技术就可获得该基准问题的分叉屈曲解,计算得到分叉屈曲解的极限载荷比基准解极限载荷小10%左右。对采用了多种不对称网格划分得到的模型进行了分析,以研究不同网格划分对最终结果的影响。结果表明,虽然不对称网格技术十分简单,但是也有一定的局限性,文中给出了能得到分叉屈曲解的网格划分方法,还分析了类似的复合材料圆柱壳板问题。研究结果表明,即使采用对称网格划分也能够得到该问题的分叉屈曲解,并阐述了其原因。     

双圆柱斜向排列时旋涡脱落频率的实验研究

本研究用热线风速仪测量了斜向排列双圆柱的尾迹,并分析了尾迹中某些特征点上的速度频谱,从旋涡脱落频率的规律来研究双圆柱绕流相互之间的干扰。当两圆柱间距较远时,速度振荡的频率与单圆柱卡门涡街的频率相接近,随着两圆柱间距的接近,前、后圆柱各有其不同的旋涡脱落频率,且都不同于单圆柱旋涡脱落的频率。特别是当两圆柱处于某一相对位置时,出现双峰值的功率谱,其中一个峰值的频率大大地高于另一个峰值对应的频率,而且这两个峰值谁主谁副是不确定的,呈现出不稳定流动的特性。