Riccati传递矩阵法在潜艇结构强度和稳定性分析中的应用

运用Riccati传递矩阵方法，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，编制了用于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SAPRi程序和BAPRi程序对潜艇耐压结构的典型结构算例进行了应力和稳定性分析，并将计算结果与理论结果或商用软件（MSC／NASTRAN）的计算结果进行比较，表明该程序结果正确可信，计算速度快，适合于工程应用。     

加肋斜度对加肋壳稳定性的影响

本文从正交各向异性假设出发,推导了肋骨具有斜度时环加肋圆柱壳总体失稳的临界水压公式,并且用有限元分析软件ＡＬＧＯＲ进行了验证。在公式推导的过程中,考虑了加肋的实际分布情况,并编制了计算程序,对半圆环界面加肋圆柱壳和圆管加肋圆柱壳的临界水压进行了比较。算例表明,在消耗相同材料的情况下,半圆环加肋圆柱壳具有较好的抗水压性能;肋骨斜度增加,临界水压下降。     

计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的缩减弹性模量有限元法

基于缩减弹性模量的理念,建立计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的有限元方法。定义轴对称壳单元的"弹性状态"、"局部屈服状态"和"截面屈服状态",并提出判断条件。提出肋骨单元屈服的判断条件。外载荷分成若干载荷步,分步加载,通过缩减"局部屈服"壳单元和屈服的肋骨单元的弹性模量,模拟组合壳的弹塑性应力状态,直至组合壳达到"截面屈服"的塑性极限状态,从而得到组合壳的塑性极限载荷。编制了有限元计算程序,算例表明该方法计算速度快,计算精度较高,可用于工程计算。     

基于改进传递矩阵法的环肋圆柱壳固有振动分析

为了简化传统传递矩阵法中状态向量一阶微分方程复杂推导和得到不同边界条件下环肋圆柱壳的振动特性,基于Flügge壳体理论,通过采用改进传递矩阵法改进状态向量的选取,直接快速地从振动方程推导出圆柱壳结构场传递矩阵,并对场传递矩阵使用精细积分求解。根据环肋和壳体连接处变形连续条件导出环肋处点传递矩。最后通过自由、简支、固支三种不同边界条件下环肋圆柱壳固有频率计算结果与有限元计算结果进行对比,验证了改进传递矩阵法进行环肋圆柱壳振动分析有效性和适用性。     

环加肋圆柱壳屈曲分析的有限条法

导出了有限条法分析环加肋圆柱壳在静水压力作用下总体屈曲的计算格式，将环加肋圆柱壳作为一个构造上的正交各向异性壳处理，推导了考虑环向加肋影响后有限条元的正交各向异性弹性矩阵。对两端简支环加助圆柱壳总体屈曲临界载荷的计算表明，本文方法计算结果与解析解符合良好。有限条法是分析密加肋圆柱壳屈曲问题的有效数值方法。     

加肋凹锥-环-柱结合壳结构参数分析

采用分区样条等参元法，分析了加肋凹锥-环-柱结合壳的应力和稳定性特点，研究了各项结构参数变化对结合壳应力和稳定性的影响，认为加肋凹锥-环-柱结合壳能有效降低锥柱结合部的纵向弯曲应力，但对于降低环向应力效果有限，建议在环壳段中部增加一档肋骨；半锥角的凹结合壳越大，嵌入环壳段的优势越明显；增大环壳与柱壳半径比可以有效降低环壳段中部的纵向弯曲应力．     

几何非线性高性能复合材料筋混凝土梁Heterosis组合壳单元

对于高性能碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)筋混凝土梁,研究几何非线性组合壳单元模型,对预应力CFRP筋混凝土梁进行了全过程分析。引入Von Karman理论,推导了局部坐标系下Piola2Kirchhoff 应力矩阵和几何刚度矩阵;分别采用组合壳单元和分层壳单元模拟预应力CFRP 筋和玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋,并推导了CFRP筋对组合壳单元刚度矩阵的贡献,同时采用Heterosis选择积分技术以避免剪切锁定和零能量模式,研制了相应的非线性计算程序。计算结果与试验数据对比可知,挠度发展规律和预应力CFRP筋应变发展规律均吻合良好,说明了研究单元的有效性及研制程序的正确性;CFRP筋具有高强度性能,梁试件破坏时CFRP筋均未失效;利用预应力CFRP筋应变重分布系数研究了梁的刚度退化规律,表明采用GFRP筋代替普通钢筋在加载后期会使梁的刚度退化减小。      

复合材料加筋圆拱壳的失稳特性分析

本文应用增量形式的拉格朗日列式法对其有纵横加筋的迭层圆拱壳在均布载荷作用下的稳定性进行了非线性有限元分析。文中应用Sander 壳体理论及横向剪切的影响, 推导了矩形壳元及与该壳元变形相协调的直梁元和曲梁元的切线刚度矩阵。编制了FORTRAN 计算程序。计算并分析了加筋拱壳的局部及整体失稳过程。      

无限长双层加肋圆柱壳水下声辐射解析计算

建立了无限长双层加肋圆柱壳水下声辐射解析计算方法,计算模型采用了Donnell壳体理论,考虑环肋、舱壁和实肋板对内外圆柱壳径向反作用力,利用傅氏变换和模态展开在波数域建立了这种计算模型的声弹耦合控制方程.文中推导了所有结构部件以及水介质的速度阻抗表达式,利用稳相法得到远场辐射声压.计算表明,实肋板和舷间水都是重要的声传递通道,在双层圆柱壳水下声辐射计算时必须考虑实肋板和舷间水的振动传递,双层圆柱壳水下声辐射对结构参数(壳板厚度、舷间距离等)变化不敏感.     

基于精细传递矩阵法的变厚度圆柱壳自由振动分析

结合精细积分和传递矩阵方法,对变厚度圆柱壳的自由振动进行计算分析。该方法基于圆柱壳的基本微分方程,推导得到关于位移内力向量的一阶齐次偏微分方程,采用精细积分求得场传递矩阵,将其进行组装得到总传递方程,根据边界条件求解总传递方程中系数矩阵的行列式,计算得到变厚度圆柱壳的固有频率。将计算结果与有限元结果进行对比,验证方法的准确性及有效性。同时探究了边界条件、厚度变化形式、厚度变化系数及长径比对自由振动的影响规律。     

考虑剪切效应的环肋圆柱壳的稳定性

基于Reissner-Naghdi壳体理论和Timoshenko环梁理论,采用Ritz法对环肋圆柱壳的稳定性进行了研究。在简支边界条件下考虑了壳体和环肋的剪切变形效应对临界载荷的影响。由于环肋会约束壳体的变形,壳体的前屈曲状态应该是有弯曲变形的,环向压缩力也是非均匀分布的,分析了这一因素的影响。算例的计算结果与文献中给出的实验值吻合较好,并表明壳体的剪切效应在一些情形下会对环肋圆柱壳的稳定性产生一定的影响。     

环加肋圆柱壳振动分析的复合有限条法

提出一种分析环加肋圆柱壳自由振动问题的高效半解析方法──复合有限条法。该方法可在一个有限条元内计入若干个横向加肋的影响，包含横向加肋的有限条元称为复合有限条元，环加肋圆柱天采用一系列复合有限条元进行离散。复合有限条法可按加强肋骨的实际分布情况进行计算，而不必采用将加肋的影响平均到整个壳体的方法，且可考虑肋骨偏心的影响，它是一种子结构求解技术。算例表明，复合有限条法具有良好的求解精度和很高的求解效率，与常规有限元法相比，复合有限条法大大减少了系统自由度和计算工作量，且易于程序实现，是一种分析加肋板壳结构振动问题的较理想方法。     

水下爆炸冲击波作用下自由环肋圆柱壳动态响应的数值仿真研究

运用大型商业有限元程序MSC.DYTRAN数值模拟了水下爆炸冲击波作用下自由环肋圆柱壳的非线性动 态响应。采用一般耦合算法(generalcoupling)模拟流体与结构的耦合效应,计算中考虑了材料的应变率强化效应,几何 非线性以及结构的初始缺陷的影响,计算结果与实验吻合较好。比较了肋骨和肋间壳板在迎爆面,侧爆面和背爆面处的 中面有效应力和应变,分析了壳体在三个不同部位的破坏机理。最后比较了计算中考虑应变率效应与否对壳体最终变 形的影响。     

高耸电视塔结构的空间风振响应与优化控制

本文根据电视塔结构具有旋转壳外形的特点，提出一种环状半主动可控调频质量阻尼器（ＴＭＤ）系统；并以旋转壳理论编制了有限元程序，对ＴＭＤ系统的安装位置、数量及其振动参数进行了优化计算。优化计算结果表明，可控ＴＭＤ系统具有显著的减振效果     

几何非线性复合材料层合固体壳单元

通过定义广义应力,提出了一个改进的刚度矩阵,以克服固体壳元的厚度自锁问题,并能保证沿复合材料层合结构厚度方向上的连续应力分布;将应力插值函数分为低阶和高阶两部分,建议了一个新的非线性变分泛函,推导了一个用于几何非线性分析的九节点固体壳单元,该单元的计算精度和效率基本上与九节点减缩积分单元相当,与同类型其他单元相比,该单元显著提高了计算效率。     

复合材料层合锥柱结合壳的有限元强度分析

本文应用各向异性层合壳体理论的有限元位移法对层合锥柱结合壳进行了强度分析。给出了各向同性锥柱结合壳和复合材料层合维柱结合壳的数值结果。各向同性锥柱结合壳的数值结果和三维弹性理论的有限元法计算结果作了比较,两者符合得很好。复合材料层合锥柱结合壳的数值结果也和用轴对称曲壳单元程序的计算结果作了比较,两者也很一致。      

复合有限条法研究水压作用下加肋柱壳的后屈曲

为了研究水压作用下的加肋柱壳的后屈曲状况,并且能考虑到肋骨的实际截面形状和分布情况,本文将复合有限条方法应用于环加肋圆柱壳的后屈曲分析。在对后屈曲路径的跟踪过程中,使用了正交弧长法。算例表明,复合有限条方法同纯粹的有限元方法相比在速度上能提高10倍以上,并且方程阶数与壳体尺寸无关,是一种分析加肋板壳结构的理想方法;实际应用的加肋圆柱壳在水压下的后屈曲路径一般来说不存在分叉点,在后屈曲阶段,随着变形的增加常常要求压力有所增加。     

Determination of neutron spectra using the programs GNSR and SPECTRIX

We describe the capabilities and the application of two computer programs, which have been developed in order to facilitate common tasks in neutron spectrometry: GNSR (calculation of response matrices) and SPECTRIX (unfolding). Gas-filled Neutron Spectrometer Response calculates response functions and response matrices of various gas-filled neutron detectors. It can be configured to accommodate the appropriate gas-fillings and supports a number of different neutron beam configurations with a possibility to input calculated or measured neutron beam spectra. The program includes graphical capabilities as well as a context-sensitive help system. SPECTRIX implements several unfolding algorithms as well as support algorithms for unfolding and includes graphics capabilities and context-sensitive help. We apply both programs to a specific example: calculation of the response matrix of a ³He detector and unfolding of the neutron spectrum of a thick accelerator target using the calculated response matrix.