基于塑性弦线法的深水爆炸下加筋锥柱壳变形模型

为探究凸型加筋锥柱壳在静水压与深水爆炸载荷联合作用下的动态响应,在塑性弦线模型基础上考虑静水压载荷、锥角因素,将问题简化为求解拥有初边界值的波动方程,利用特征值展开将肋间板壳径向位移表示为无穷级数的形式,并对每个特征值计算相应的卸载时间,以此显示冲击波载荷的衰减特性。使用有限元程序Abaqus对半锥角为20°的凸型加筋锥柱壳开展最大深度500 m、最大冲击因子0.79 kg 0.5/m的水下爆炸数值模拟研究,对邻近结合处的柱段、锥段肋间板壳的理论模型计算结果进行验证对比和讨论。研究结果表明:与不计静水压相比,静水压使得肋间板壳刚度减小——最大位移出现时刻延滞,最终径向位移随水深而增大;在不同冲击因子下,理论模型与数值模拟最终径向位移误差最大为21.7%(锥段),最小为2.0%(柱段);由于锥角的存在,肋间板壳位移不再关于中心点对称分布,中心点最终位移较柱段减小40%以上。

基于协同优化的耐压柱壳多学科多目标优化

为提高耐压柱壳的设计效率和结构性能,本文基于多学科设计优化思想,进行了耐压柱壳多学科设计优化的学科分解,确定了耐压柱壳多学科优化设计的设计参数,明确了设计变量间的耦合关系,设计了耐压柱壳参数化分析流程,进行了设计变量灵敏度分析。在利用响应面模型建立了具有较高拟合精度耐压柱壳近似模型的基础上,以质量排水量比和极限载荷为目标函数,建立了基于协同优化方法的耐压柱壳多学科多目标优化模型,在确定了系统层和学科层的优化求解方法基础上,设计了基于协同优化的耐压柱壳多学科多目标优化框架,进行了优化的求解工作,得到了优化方案。与初始方案的对比表明:所得到的Pareto解集中,部分方案在2个目标函数上均得到了优化,验证了优化框架的有效性。

含初始缺陷不锈钢柱壳的多模态屈曲特性

以海洋平台圆柱壳桩腿为研究对象,研究不锈钢柱壳在受到局部腐蚀和未受到腐蚀两种情况下的屈曲特性,其中用柱壳局部区域均匀减薄模拟桩腿腐蚀。对一组未减薄的完好柱壳和一组经过减薄加工的腐蚀柱壳进行初始缺陷测量、轴压试验和数值分析。通过试验获得柱壳临界屈曲载荷。对柱壳进行线性屈曲分析,得到柱壳前50阶模态缺陷和屈曲特征值。采用Riks弧长法对赋予初始缺陷幅值的柱壳前50阶模态缺陷进行非线性屈曲分析,得到柱壳的平衡曲线、临界载荷。在此基础上,研究初始缺陷对受到局部腐蚀和未受到局部腐蚀不锈钢柱壳屈曲的影响,并在多模态缺陷条件下对其最差阶模态进行探究。结果表明:与未受到腐蚀的柱壳相比,受到腐蚀的柱壳对初始缺陷的敏感性更低,对不同模态缺陷的敏感性更低;对于未受腐蚀的普通不锈钢柱壳而言,最差的模态缺陷并不是通常认为的第1阶,也有可能出现在高阶模态中。

3D混凝土打印进程中柱壳结构的力学性能研究

3D混凝土打印(3DCP)技术由于其快速制造的优势,在过去几十年里得到了迅速的发展。然而,在印刷过程中仍有许多问题需要解决,例如:目前的相关研究尚未建立能准确预测与分析3DCP圆柱壳的力学模型。该文利用Goldenveizer-Novozhilov壳体理论,加入打印进程参数,包括打印速率、打印材料固化特征、柱壳几何特征、以及自重作用影响,对3DCP圆柱壳的两种破坏机理:弹性屈曲和塑性破坏进行了分析,并在此基础上描述了柱壳形直立墙弹性屈曲与塑性坍塌间的竞争关系。参数模型、有限元模拟与已有相关试验的对比结果表明:该文提出的模型可以较好地预测3DCP圆柱壳的失效高度与失效形式,并为找寻最佳打印参数集给予理论指导。

柱壳结构外压稳定性分析的柱壳有限条元法

圆柱壳结构在各种工程建设中是一种广泛采用的结构形式 .而柱壳结构在外压作用下往往发生失稳屈曲破坏 ,在经济上造成极大的损失 .对于这类问题的分析 ,如果采用一般有限元法 ,无论在壳体几何形状模拟 ,还是失稳位形描述都将遇到难以克服的困难 .提出的半解析柱壳有限条元法 ,保证了壳体离散时几何形状表示上与实际结构相一致 ,并且具有失稳位形描述简单、计算自由度少、精度高。

柱壳法求旋转体体积的可视化教学

在数字化教育时代,信息工具的使用提升了大学课堂教学的活力和效率。高等数学是一门相对抽象难懂的基础课程,在求旋转体体积的柱壳法教学中,学生对柱壳的原理感到困惑。使用GeoGebra动态几何画板,精心设计指令,动态实现柱壳的形成过程,解决了用柱壳法求旋转体体积在教学中抽象难懂的问题,加深了学生对柱壳法的理解。

充满液体弹塑性圆柱壳轴向冲击屈曲的数值模拟

基于对充满液体的弹塑性圆柱壳轴向冲击屈曲的实验观察 ,建立了相应的计算模型 ,借用 LS-DYNA软件包 ,在 HP-C36 0工作站上完成了数值模拟 ,得到了动画显示 ,给出的屈曲模态及一些特征量的时程曲线与实验结果相当一致。文中对壳的几何。

内充可压流体横观各向同性圆柱壳的自由振动

本文从三维弹性理论出发，将三个位移分量用位移函数表示，位移函数用正交级数展开后得到了两端简支横观各向同性圆柱壳自由振动频率方程．对于频率方程中有可能出现的复宗量的Ｂｅｓｓｅｌ函数形式的解进行了研究，并考虑了内充可压流体对壳体自由振动的影响．给出了若干算例，并与壳体理论作了比较．

圆柱壳结构稳定性分析的半解析柱壳有限条元法

圆柱壳结构受外压作用的稳定性分析采用半解析有限元法 ,即周向采用离散柱壳有限条元法 .该法具有精度高、计算结果合理等优点 .通过算例分析 。

开口柱壳结构解析解分析

开口柱壳结构解析解分析贾学敏李昭银（河海大学港口航道及海岸工程学院南京２１００９８）（河海大学土木工程学院南京２１００９８）柱壳［１］在工程中广泛应用，然而在不同边界条件的解析解分析很不成熟［２］，很多解析解理论仍停留在６０年代水平［３］．本文根据...

柱壳自由振动的渐近分析

本文应用奇异摄动原理,研究了闭合截面柱壳的自由振动问题。文中给出了闭合截面柱壳自振频率的一般计算渐近表达式。最后本文对椭园截面柱壳给出了具体的计算结果。

加劲柱壳结构外压屈曲问题的柱壳有限条元法

半解析柱壳有限条元法由于采用了解析函数与离散多项式函数相结合的位移模式,不但减少了自由度,提高了计算精度,还能方便地处理各种复杂的结构及其不同的连接方式。考虑加劲环被嵌固的影响,采用该方法对加劲柱壳结构外压作用下的失稳屈曲问题进行了分析研究,并通过算例得出加劲柱壳结构外压失稳的欧拉曲线,验证了半解析柱壳有限条元法的正确性与合理性。

Mindlin层合圆柱壳理论的Hamiltonian结构与辛解析解

通过引进状态变量及其对偶变量。建立Ｍｉｎｄｌｉｎ层合圆柱壳的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程．在辛几何数学框架下，采用共轭辛正交归一关系给出各种复杂边界条件下的精确解．

激光辐照下旋转柱壳温度场的数值模拟

采用有限元方法数值模拟在连续激光辐照下旋转柱壳温度场的变化和分布情况,并分析了热性能参数对温度场造成的影响,同时还比较分析了不同旋转频率对柱壳温度场分布的影响。结果表明,激光作用下旋转柱壳的温升大大低于静止柱壳的温升,外表面温度呈现出与旋转频率相符的周期性上升过程,而内表面温升由于热传导的原因在较小频率下才表现出这种周期性,当频率增大到一定值时,内表面温升不出现周期性的台阶而是曲线上升。

局部约束阻尼柱壳振动分析及优化设计

针对圆柱壳振动特性,给出局部约束阻尼柱壳模型。基于弹性、粘弹性本构方程用能量法建立动力学方程,研究阻尼段结构参数变化对振动特性影响。建立以阻尼轴向与周向分段数、阻尼段轴向与周向间隙、阻尼层厚度为设计变量,前三阶模态最大损耗因子为目标函数,利用多目标遗传算法对两端简支柱壳进行优化分析。通过分析、比较优化前后结构模态固有频率变化、损耗因子变化及幅频响应表明,合理贴敷阻尼段能有效减少阻尼材料用量,且在不改变柱壳固有振动属性条件下能达到更好的减振效果。

采用波数域方法分析细长柱壳的振动与声辐射特性

采用波数域方法对细长柱壳进行振动与辐射噪声分析。在获得细长柱壳表面振动后,法向振动在波数域展开为波数谱,结构振动波数特征由此得以直观展现,与辐射噪声相关的有效振动量得以定量给出。对细长柱壳的波数谱分析表明:低阶周向波数振动是其参与有效声辐射的主要成分,通过不等间距分舱可以在一定程度上控制有效声辐射振动级,从而控制结构的噪声辐射,但对整体呼吸运动的振动则效果不显著。

高应变率加载下金属柱壳断裂的实验研究

针对高应变率加载下金属柱壳复杂动力学响应,采用高速分幅相机和多普勒探测系统阵列联合测试了钛合金柱壳在内置炸药加载下膨胀、断裂直至整体破碎的表面动态图像和局部区域的速度历史剖面。通过对比分析估算了表面裂纹萌生及爆轰产物泄露时刻的工程应变,观察表面断裂模式并获得裂纹萌生扩展与速度剖面的关联;并从回收破片断口形貌确定柱壳整体失效的断裂特征。

不同起爆方式下炸药驱动柱壳膨胀断裂的数值模拟

采用数值模拟方法,研究不同起爆方式下内部炸药对金属柱壳的加载历程差别。计算结果表明,不同起爆方式下柱壳内表所经受的压力载荷、做功历史显著不同,分析了引起差异的原因。提出一种半解耦数值方法,使柱壳网格划分得更细,可以模拟不同起爆方式下柱壳的膨胀破坏过程,通过理论分析说明了这种方法的合理性。

基于代理模型和等效刚度模型的加筋柱壳混合优化设计

针对轴压作用下的加筋柱壳后屈曲性能优化计算较大的问题,本文提出了一种基于代理模型和等效刚度模型的混合优化策略,即运用基于等效刚度的平铺模型进行有限元后屈曲分析以代替试验设计中大量的精细加筋模型分析,并通过控制等效模型的单元尺寸来调整其分析精度,而等效刚度模型计算时长仅约为精细加筋模型的1/3。对构建的代理模型采用多岛遗传算法进行极限承载力等约束下的轻量化设计,调用精细模型有限元后屈曲分析对代理模型进行更新,从而保证代理模型的拟合精度并得到优化解。工程算例结果表明,本文提出的混合优化方法,使加筋柱壳结构在满足承载力情况下减重效果明显。

双层柱壳的流固耦合模态计算与试验研究

采用结构有限元和内域流体有限元的流固耦合计算方法,对球壳及其内域流体进行有限元离散计算,并将计算所得的模态振动频率与理论结果进行了比较。采用同样的方法,进一步对加筋双层圆柱壳进行了流固耦合的复特征值分析,并求解了其固有频率和振型。试验分别对双层柱壳充水和不充水情况下模态和模态频率进行了测量,结果证实了数值计算方法的正确性。