旋转壳-流体耦合系统频率响应的动态设计

基于流固耦合理论 ,对浸水旋转壳频率响应的动态设计进行了比较全面的研究。针对动态设计中动力学重分析计算量大的问题 ,在对旋转壳 -流体耦合系统进行动力学建模时 ,对于旋转壳 ,根据其结构特点引入了既能保证计算精度又能大大提高计算效率的有限条法 ;对于流场 ,则采用边界元法来解决无限域问题和提高计算效率 ;然后利用凝聚降阶减小计算量 ,通过一种改进的模态迭加技术获得系统响应。计算结构动力响应及其灵敏度时 ,将灵敏度分析方法与动力响应计算方法相结合 ,得到动态灵敏度分析的快速算法。采用多目标优化方法 ,以重量、响应作为设计目标 ,对旋转壳结构进行了动力优化设计。计算实例表明 ,本文方法有效 ,并满足工程需要。

用加权残值法解缺陷稀加肋旋转壳大变形问题

用加权残值法解缺陷稀加肋旋转壳的小应变、大转动、大位移问题．本文把肋作为曲梁来处理，推出了肋几何非线性应变阵及肋截面惯性主轴为任意方向时的内力方程．用简便而相对精确的方法解决复杂的大变形壳肋组合结构是本文的特点．

复合材料旋转壳自由振动分析的新方法

提出了一种半解析区域分解法来分析任意边界条件的复合材料层合旋转壳自由振动.沿壳体旋转轴线将壳体分解为一些自由的层合壳段,视位移边界界面为一种特殊的分区界面;采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将壳体所有分区界面上的位移协调方程引入到壳体的能量泛函中,使层合壳的振动分析问题归结为无约束泛函变分问题.层合壳段位移变量采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开.以不同边界条件的层合圆柱壳、圆锥壳及球壳为例,采用区域分解法分析了其自由振动,并将计算结果与其他文献值进行了对比.算例表明,该方法具有高效率、高精度和收敛性好等优点.

加肋旋转壳结构噪声声辐射水弹性研究

本文将修正的Helmholtz边界积分方程和结构有限元相结合,建立一种求解结构声辐射及物面动响应(包括物面法向速度和压力分布)的矩阵分析方法。对奇异积分采用级数展开并直接求其近似值的解析法。整个算法编制了计算程序。数值结果与试验结果两者吻合良好。应用此程序计算分析了加肋旋转壳(内有基座等结构)在多点简谐激振力作用下,不同结构阻尼比以及在基座面板减振器下方有无肘板等情况下壳体表面动响应及远场声压,得到了一些工程上有实用价值的结果。

组合加肋旋转壳应力和稳定性分析的Riccati传递矩阵法

运用Riccati传递矩阵法,建立了旋转壳单元的场传递矩阵,推导了肋骨和母线倾角不连续位置的点传递矩阵,在推导中考虑了肋骨各方向可能的变形,编制了分析组合加肋旋转壳应力和稳定性的计算机程序(应力程序SAPRi,稳定性程序BAPRi)。利用所编制的程序对组合加肋旋转壳算例进行了应力和稳定性分析,并将计算结果与理论计算结果、试验结果或MSC/NASTRAN的计算结果进行比较,表明所编制的程序正确可信、计算速度快、精度高。

旋转壳的数值传递函数方法

应用数值传递函数方法建立了一种用于分析旋转壳静力、动力响应的截锥壳单元。在本方法中，单元的位移在环向展开为Fourier级数的形式，应用薄壳理论可以得到解耦的微分方程。通过Laplace变换可以将方程转化为频域内的常微分方程，将其表示为状态空间形式后，可以应用数值传递函数方法求解。对复杂的系统可以应用与有限元类似的方法，划分多个单元组合求解。文中给出了几种旋转壳的动力、静力问题的数值算例，并与其它方法进行了比较，表明本文方法具有精度高、计算方便等特点。

平头旋转壳撞水水弹性实验的研究

制作一个钢质锥柱形平头旋转壳体,使用中国船舶科学研究中心的冲击水池,采用自由落体投放,拖长线测量方法,测定撞水压力、撞水加速度及撞水应变.由测值得出乎头旋转体入水的峰压与初速成正比关系,P=1.016+1.139υο,并实测出体现水弹性各参量关系的时程曲线.

旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元法及在波纹管计算中的应用(Ⅰ)

为切实有效地计算波纹管 ,建立了旋转壳在子午面内整体弯曲几何非线性问题的摄动有限元法· 以结构环向应变的均方根为摄动小参数 ,将有限元节点位移列式和节点力列式直接展开· 通过摄动小参数将非线性有限元的载荷分级和迭代过程有机地统一起来 ,即载荷的分级是有约束的 ,每一级载荷增量和所对应的位移增量之间的关系是已知的 ,每一级的计算一步到位· 为叙述方便并具实用性 ,将旋转壳用截锥壳单元进行离散· 位移分量和载荷分量沿环向按Fourier级数展开 ,沿子午线用多项式插值 ,端面弯矩和横向力化成载荷分量离散到节点上· 采用Sanders中小转角非线性几何方程和各向同性广义Hooke定律· 对多层材料叠合而成的旋转壳按各层薄膜应变、弯曲应变、扭转应变相等的原则进行处理 ,该方法能方便有效地计算单层和多层波纹管整体纯弯曲。

旋转壳及附属结构应力分析软件系统

本文概述了近年来旋转壳应力分析软件系统的一些最新发展。它主要是结合电力建设中超大、超高冷却塔设计和施工中提出的壳筒、离散支柱的整体静力分析及抗震研究，不均匀地基及其沉陷，大塔稳定性，离散支柱局部缺断后的壳体应力分布等力学问题，通过新单元的开发和新算法的数值实现两个方面的工作，在文［１］的基础上，开发了一个旋转壳及附属结构应力分析软件系统．近年来这个系统对一些工程的实际应用表明，它是有效可靠的．

复合材料旋转壳强度和稳定性有限元分析及实验研究

利用有限元方法对一种特殊形状的复合材料旋转壳在轴压工况和内压工况下的强度进行了计算分析 ,揭示了应力分布特点 ,确定了破坏区域和方式 ,预报了模型的破坏载荷值。同时对其在轴压、外压和轴 /外压工况下的稳定性也进行了分析计算。对内压、轴压下的强度和轴 /外压下的稳定性进行了实验研究。

加肋轴对称旋转壳非线性稳定性分析

应用Total Lagrange描述、弹塑性本构关系及非线性壳体理论,建立加肋轴对称旋转壳的非线性稳定性分析的控制方程。将所求得的控制方程应用于截锥壳单元,推导出截锥壳单元的非线性稳定性分析的有限元列式,用截锥壳单元离散和逼近加肋轴对称旋转壳,构成有限元分析模型,从而建立了分析加肋轴对称旋转壳稳定性分析的有限元模型。应用所获得的有限元列式,由平衡路径追踪,求出结构的弹性极值点载荷和弹塑性极值点载荷,将所求得的极值点载荷适当地划分成多个载荷步,求出相应的位移增量,在每一个增量步作特征值分析,由特征值分析求出非线性失稳临界载荷。文中分别将本方法与材料的弹性本构关系和弹塑性本构关系相结合,采用Crisfield圆弧加载法对某精车模型进行平衡路径追踪,得出了该模型的弹性极值点载荷、弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷。所求得的弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷与模型实验测试值均吻合较好,其中弹塑性失稳临界载荷值与实验值更为接近。从而证明:本文方法可直接求出加肋轴对称旋转壳的弹塑性失稳临界载荷,而勿须使用Cg、Cs系数进行修正。

考虑横向剪切变形厚旋转壳振动的位移型基本方程

本文基于考虑横向剪切变形的中厚旋转壳的几何方程、物理方程、中面平衡方程,建立关于五个中面位移u,v,w,,ψ为五个独立变量的中厚旋转壳振动的位移型基本方程.该方程退化为薄旋转壳、厚圆柱壳、厚圆锥壳及厚球壳振动的位移型基本方程的正确性说明所推导方程具有一般性.

组合旋转壳体的安定上限分析

对旋转组合壳体的各个子区的位移场进行双三次Ｂ样条插值，同时对子区交界处的广义力向量以单三次Ｂ样条展开，推导出以广义向量表示的组合壳体的平衡方程，然后从Ｂｅｔｉ互换定理和虚功原理出发推导出离散的壳体结构中可能的塑性应变率循环，从而给出了组合壳体安定上限分析的有限元列式，把组合壳体的安定上限分析归结为求解一个数学规划问题。

多曲率旋转壳体液压胀形实验研究

研究了多曲率旋转壳体胀形过程中各部分的应变分布及位移变化规律。实验结果表明,在曲率方向不同时,壳体上曲率为负(内凹)的部分有向曲率为正(外凸)变化的趋势;在曲率方向相同时,曲率大的部分有向曲率减小的部分变化的趋势。

具有随机几何缺陷旋转壳的阵风响应分析

本文根据双曲冷却塔旋转壳在建造中将产生随机几何缺陷这一特点,对具有一般随机几何缺陷旋转壳的动力特性进行了分析。结果表明,考虑随机几何缺陷后,系统的低阶固有频率将降低,内力阵风响应因子将升高。

有初始几何缺陷的旋转壳非线性数值分析

导出了小应变、大转动、大位移薄壳考虑初始儿何缺陷的非线性几何方程。用双向样条试函数及离散最小二乘配点法求解。本方法未知量少、精度高、计算速度快、占用计算机内存少。

旋转壳的一般轴对称问题及积分方程分析

本文得到了旋转弹性薄壳在一般荷载下轴对称问题的一种简化形式的复变量方程，该方程准确度在薄壳理论误差范围，并消除了经线极值奇点；给出了问题的Ｖｏｌｔｅｒａ积分方程表述及其数值解·

一种用于计算含裂纹旋转壳动态特性的模型

本文用“含裂纹单元”模型（在垂直于裂纹面方向的单元尺度为零），求解含裂纹旋转壳的振动问题，同时给出了相应结构的实验数据．数值计算的结果和实验分析的结果具有很好的一致性．

考虑旋转壳几何非线性时的随机响应研究

提出了一种统计线性化迭代法 (IMSL) · 利用这种方法 ,在形成非线性几何关系等效线性项的基础上 ,建立了非线性振动方程的等效刚度矩阵· 通过求解方程 ,分析了几何非线性对旋转壳随机响应的影响·

旋转壳的抗扭刚度

本文列出了旋转壳在包括扭转在内的轴对称变形下的一般平衡方程,并证明了旋转对称壳内的剪应力独立于壳内其它薄膜和弯曲应力。 本文求解了只考虑薄膜应力的扭转问题,也求解了考虑弯曲扭应力在内的扭转问题,并指出了在薄壳中,抗扭刚度的主要部份来源于薄膜应力。