挠性接管在轴对称载荷下的应力应变计算

针对目前挠性接管强度计算存在的不足,在充分考虑骨架层的弯曲刚度和扭转刚度对挠性接管强度影响的基础上,推导出在承受轴对称负荷(拉压、扭矩及内压)时,挠性接管及其加强筋的应变和外力的关系,为挠性接管的结构设计和强度计算提供了理论公式.

水平圆柱薄壳非轴对称载荷作用内力分析

近年来大直径圆柱形薄壳结构烟风煤粉管道的使用呈增长趋势.水平圆柱薄壳在非轴对称载荷作用下的内力常按整体梁理论或壳的无矩理论计算,无法反映载荷作用边界的弯曲应力.本文结合圆柱壳的无矩理论和弯矩理论,得到了简支水平圆柱薄壳在任意高度内部积灰(粉)、风、雪、自重、地震作用下的内力解析解,且理论解与三维有限元分析结果非常接近.研究结果可推广到类似的非轴对称变形圆柱壳,并为水平薄壁圆柱壳结构设计提供依据.

非轴对称载荷对竹纤维粉体模压成形影响的有限元研究

通过有限元模拟竹纤维粉体在非轴对称载荷作用下的成形过程,探寻竹纤维粉体在非轴对称载荷作用下的成形规律,为竹纤维粉体模压产品的实际生产提供指导。

轴对称载荷柱形壳基本微分方程的求解及应用

本文推导和求解了受轴对称载荷柱形壳体的基本微分方程，并创举实际应用的例子，为轴对称载荷柱形壳体的设计提供了参考。

非轴对称载荷作用下层迭复合材料回转壳体有限元

本文给出了一种修正的二维曲厚壳协调的等参元,它考虑了剪切变形的影响,对承受各种非轴对称载荷的多层纤维缠绕旋转壳体均是有效的。

含复合铠装层的非黏结柔性立管轴对称载荷响应

针对新型含复合材料铠装层的非黏结柔性立管,推导了各向异性复合材料拉力铠装层在内、外压和轴拉力作用下的控制方程,且考虑了载荷作用下可能出现的层间间隙,建立了非黏结柔性立管的轴对称载荷响应模型。采用循环验证算法求解,获得了管道的抗拉刚度、抗扭刚度、层间压力、层间间隙等重要参数。建立了有限元仿真模型,验证了理论模型的可靠性。算例研究表明:层间间隙出现在螺旋层与圆筒层之间,不考虑间隙时,抗拉刚度的预测值较高;相较于传统的钢质铠装层柔性管,复合铠装层管的抗拉刚度以及抗扭刚度均更大,且抗拉刚度随着管外压力增大而降低程度更小,复合铠装层在柔性立管的应用中能够达到铠装层的刚度性能要求。

轴同孔过盈配合处受轴对称载荷作用问题的解析解

圆轴体同圆盘形孔体的联结,越来越多地采用过盈配合,传递扭转力矩,高速地旋转。这是形状规则的轴对称接触问题。本文从线性弹性理论的平衡方程组出发,满足配合的过盈量几何条件,考虑扭转力矩载荷,考虑飞轮效应,应用聖维南的局部影响原理,对轴体和孔体的紧配合面附近区域给出解析解,即位移场和应力场的公式。对于轴体,考虑了实心轴和空心轴。近似地分为平面应变模型和空间轴对称模型两种,分别完成公式的推导。在机械零件中,是有用的。所得公式已经纳入《力学手册》。

轴对称载荷作用下薄壁圆筒的内力计算

通过对轴对称载荷作用下薄壁圆筒位移、应力分析,以具体工程计算为例,将弹性地基上梁的计算方法推广应用于此类结构的内力计算过程中,其计算方法快捷、准确。

非轴对称多元载荷条件下管道中纵向模态导波激励

轴对称载荷是管道中轴对称模态导波激励的有效方法。然而,受换能器安装误差等因素的影响,激励载荷多会变为非轴对称载荷,进而使激励出的导波模态变得复杂。对非轴对称多元载荷条件下纵向模态导波的激励问题进行了深入研究。考虑两种典型的非轴对称载荷,采用简正模态展开技术,建立了导波激励声场与边界载荷的量化关系,进而分析了各模态导波的产生机理及载荷阵列对纵向导波激励的影响。采用有限元数值模拟验证了理论预测结果。考虑实际管道检测中出现的非轴对称载荷,提出了一种载荷补偿策略并进行了实验验证。结果表明,该方法能够有效抑制弯曲模态导波的产生,同时也有助于改善导波信号的噪声水平。

轴对称分布多集中载荷作用下的圆薄板变形

传统的设计与分析中,大型网状可展开天线的金属网都作为薄膜看待。当薄膜张紧在曲线边界上时,必然形成负高斯曲率曲面,即反枕效应,使天线反射面型面精度降低。为了减少反枕效应的影响,通常的方法是减小曲线边界所围区域的面积,例如增加径向肋天线肋的数量,或者增大张力索网天线的网格密度,这些措施都增加了天线的复杂程度,带来重量的增加、加工难度的增大和展开可靠性的降低。在曲线边界所围区域中对金属网施加横向集中载荷,可以缓解反枕效应的影响,但由于金属网的薄膜特性,载荷施加点附近的曲面仍为负高斯曲率曲面,使的反射面型面精度的改善受到限制。文章研究一种具有一定弯曲刚度的薄膜材料,力求使用较少的牵引点达到良好的型面精度。分析采用弹性力学和板壳理论的基本理论,首先建立圆薄板在横向受到轴对称载荷作用下的变形方程,结合边界条件求出挠曲线的精确解析解。改变薄板的弯曲刚度,研究不同弯曲刚度的圆薄板在不同载荷分布下的挠曲线,并与标准抛物线进行比较。研究结果对提高网状可展开天线型面精度提供了一种新的选择。

非轴对称移动载荷下有限长圆柱厚壳的动力响应

在介绍圆柱厚壳应力与位移理论分析发展的前提下,建立了有限长圆柱厚壳在非轴对称移动载荷作用下的三维力学模型,假设沿厚度方向径向剪切应变二次分布、径向正应变线性分布,且建立了为满足边界条件待定的位移表达式,采用Heaviside函数和Dirac函数表达移动和作用变化着的移动载荷的基础上,用最小势能原理建立了该圆柱厚壳的动力学微分方程组,应用Galerkin法和修正的Runge-Kutta-Fehlberg法,求得了非轴对称移动载荷作用下的圆柱厚壳的动力响应。通过具体算例,对有限长圆柱厚壳的位移响应和应力状态进行了分析,并将动态响应的理论解与ANSYS数值解进行了对比,从而相互印证了解的可靠性。

圆板承受连续光滑轴对称分布载荷的解析计算方法

运用泰勒级数方法 。

对称载荷作用下的套管抗挤能力分析

根据油田套管损坏情况,建立了轴对称载荷作用下的套管内力计算模型,利用能量法和曲杆理论,分析研究了3种对称载荷作用下的中厚壁套管抗挤能力,给出了理想套管抗挤强度和套管屈曲临界挤毁压力的计算公式。理论分析结果与有限元计算结果的对比证明了临界挤毁压力的计算公式可靠,载荷的集中程度与抗挤毁能力成正比。

磁-电-弹性半空间在轴对称热载荷作用下的三维问题研究

考虑力-电-磁-热等多场耦合作用,基于线性理论给出了磁-电-弹性半空间在表面轴对称温度载荷作用下的热-磁-电-弹性分析,并得到了问题的解析解.利用Hankel积分变换法求解了磁-电-弹性材料中的热传导及控制方程,讨论了在磁-电-弹性半空间在边界表面上作用局部热载荷时的混合边值问题,利用积分变换和积分方程技术,通过在边界表面上施加应力自由及磁-电开路条件,推导得到了磁-电-弹性半空间中位移、电势及磁势的积分形式的表达式.获得了磁-电-弹性半空间中温度场的解析表达式并且给出了应力,电位移和磁通量的解析解.数值计算结果表明温度载荷对磁-电-弹性场的分布有显著影响.当温度载荷作用的圆域半径增大时,最大正应力发生的位置会远离半无限大体的边界;反之当温度载荷作用的圆域半径减小时,最大应力发生的位置会靠近半无限大体的边界.电场和磁场在温度载荷作用的圆域内在边界表面附近有明显的强化,而磁-电-弹性场强化区域的强化程度跟温度载荷的大小和作用区域大小相关.本研究的相关结果对智能材料和结构在热载荷作用下的设计和制造具有指导意义.

厚壁圆柱筒的轴对称弯曲问题

对于轴对称载荷作用下的厚壁圆筒，给出了三维级数解．级数解的第一项与习用的薄壳理论相同，随后的各校正项用壁厚与半径之比的升幂级数表示．本理论为一高压容器双层椭球壳筒盖入孔围壁加强结构计算提供了方法．其计算结果与有限元分析结果和电阻应变测量数据进行了比较．

海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。

储运设备中的旋转壳在任意载荷下的非线性分析

薄壁旋转壳是一类在油气储运设备中广泛出现的结构 ,如储罐及其弹性罐顶、柔性波纹管和薄壁管道等。针对这类结构往往具有承受复杂的非轴对称载荷的特点 ,文章基于Sanders非线性薄壳理论 ,对油气储运设备中的一类旋转壳结构的非轴对称几何非线性特性进行了分析。利用旋转壳的几何轴对称性 ,用截锥单元对其进行了有限元离散 ,而后将所有物理量 ,包括非线性耦合项 ,均沿环向展开成Fourier级数的形式 ,并借鉴Ball的思想 ,引入“伪载荷”的概念 ,通过适当的三角恒等式将非线性耦合项处理成“伪载荷” ,由此建立起一种形式简单、易于实施的迭代格式。

冲击载荷下含孔洞材料的屈服及孔洞的动态演化

探讨了在三轴高速冲击载荷作用下,含孔洞的率相关材料的宏观屈服行为及孔洞长大率.结果表明,惯性效应使宏观屈服面向外扩展且随加载速率的增大而更加明显;存在一个临界应力三维度,当应力三维度Tσ<Tcσr时,惯性效应促进孔洞长大;当Tσ>Tcrσ时,惯性效应抑制孔洞长大,且孔洞长大到一定尺度后,长大速度趋于稳定;当孔洞半径足够小时,惯性效应可以忽略不计.

波传播法求解低频激励下水中加端板圆柱壳的振动

采用波传播法研究了低频下水中壳体的振动与响应。水中壳体由有限长加流体载荷的圆柱壳和两端的圆形端板组成,其中外部流体载荷用无限长模型进行近似处理。为了模拟推动系统的激励及船体上某一点激励,分别考虑了不同位置的轴向载荷和径向载荷,讨论了单个周向模态下的位移在总位移中的比重。主要研究了4种载荷,即作用在端板中心的轴对称载荷、作用在端板与圆柱连接处的轴向载荷、作用在连接处的径向载荷和作用在壳体中间的径向载荷,比较得出了轴对称和非轴对称、同一点不同方向载荷、同一方向不同位置载荷的响应位移的不同。此外,还研究了两端端板对不同载荷下水中壳体响应的影响,得出了端板主要抑制了壳体的较高阶模态下径向位移的结论。解析法结果与有限元法结果进行了比较,验证了该方法的正确性。

圆柱壳在两种非轴对称同步移动载荷作用下的动力响应

论文根据工程实例计算的需要,研究了有限长弹性圆柱薄壳在两种非轴对称同步移动载荷作用下的动力响应问题.两种非轴对称同步移动载荷作用是指非轴对称移动的集中载荷,以及同步移动且作用范围随移动位置增加的均布载荷的共同作用.建立了在上述两种不同类型载荷作用下的具有对称形式的动力学微分方程组;分别采用Dirac函数与Heaviside函数表示移动的均布载荷与集中载荷,设定位移函数的基础上,应用Galerkin法及Laplace变换,求得了圆柱薄壳应力与位移动态响应的解析解;通过具体算例,将所得到解析解的计算结果与ANSYS数值解进行了对比分析,验证了解析解的可靠性.