单壳体潜艇球柱组合壳结构边缘效应分析

针对单壳体潜艇球柱组合壳结构连接处的边缘效应问题,采用薄壳理论及变形协调条件研究了球柱组合壳结构连接处的构件边界形式,建立了简化边界模型,通过将计算结果与试验数据进行对比分析,验证了简化边界模型的正确性.最后采用简化边界模型分析了球柱组合壳结构的边缘效应,结果表明边缘效应的影响范围是局部的,肋骨相对于球壳厚度对其影响更为显著.     

螺栓连接球柱壳结构撞击行为的数值分析

为对螺栓数目和预紧力大小设计提供指导,对螺栓连接球柱壳结构抗撞击性能进行数值分析.数值分析时采用动力松弛法确定螺栓连接球柱壳结构的静态初始变形和初始应力,再通过动力分析获取结构在撞击载荷下的响应.计算得到的法兰面上的接触压力历程描述存在预紧的球壳和柱壳的接触运动,这种相对运动可引起螺栓预紧力的变化.测试点的应变响应描述了应力波的传播过程,反映了弹靶接触面和法兰接触面的压力变化.结果表明了螺栓连接球柱壳结构撞击行为数值分析方法的合理性.     

等容重柱形壳和球壳的耐外压实验研究

为设计一薄壁结构件以满足耐一定外压并实现密封的实际工程要求，根据弹性稳定性理论计算了等容重柱形壳和球壳的临界失稳压力，通过优化设计制造了固定几何尺寸的球台封头柱形壳和球壳两种薄壁结构壳体，随后利用试验进行了强度校核和验证，结果表明等容量球壳具有最高 的耐压性能而且表面质量好，易于实现密封。     

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 ,指出柱壳有限条元法在工程应用中有广泛的推广价值     

荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响

首先对组合肋壳与其他组合壳体结构形式进行了对比,阐述了组合肋壳这种新型结构的优势.利用非线性有限单元法研究了荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响,得出了在U.L.描述下的组合单元刚度矩阵,并利用弧长法跟踪结构的荷载-位移曲线.通过在全跨、1/2跨对称、1/2跨不对称、1/4跨四种不同荷载分布作用下,组合肋壳稳定性的全过程跟踪,得到了组合肋壳的失稳形式和最大变形点全过程荷载-位移曲线,发现不同荷载作用下极限荷载不同,1/4跨均布荷载是结构的最不利受力情况,同时计算结果显示组合肋壳结构有较高的后屈曲强度.     

空腹网壳结构的静力稳定性与极限承载力研究

针对空腹网壳结构的静力稳定性及其极限承载力问题,应用非线性有限元法进行了研究.采用特征值屈曲分析和非线性屈曲分析两种分析方式考查了空腹网壳结构的屈曲模态和失稳全过程,通过大规模的几何参数分析,计算得到了矢跨比、网壳厚度、腹杆截面等参数取不同数值时的结构极限承我力,并与单层网壳结构进行了对比.结果表明,空腹网壳结构以整体失稳为主,在用钢量相同的情况下极限承载力比单层网壳结构提高2.87倍.空腹网壳结构既具有单层网壳结构简洁美观,又有双层网壳结构的稳定性好和承载力高的优点,是一种优良的结构形式.     

外壁受刚性约束的外压圆柱壳的稳定性计算

本文利用能量法中的瑞利—里茨法对外壁受刚性约束的外压圆柱壳的稳定性进行了理论分析和计算。针对这类圆柱形壳的可能失稳形式,特别设计出了三个较为合理的位移函数,以此来描述壳体的失稳,从而导出了外壁受刚性约束的外压圆柱壳失稳时的临界压力计算式,并给出了求解问题的计算步骤和实施方案。     

钢-混凝土组合肋壳双重非线性稳定

对新型混凝土薄壳——球面钢-混凝土组合肋壳进行双重非线性稳定研究,考虑几何和材料双重非线性的影响,通过结构受力全过程分析,确定其极限承载力,并系统考察了分割频数、矢跨比和初始缺陷等因素对结构弹塑性稳定性能的影响,详细讨论极限荷载变化以及失稳区域的分布情况.通过大规模参数分析研究,较全面揭示了新型壳体结构的弹塑性稳定性能的规律性,得到各种情况下弹塑性极限承载力的变化趋势和结构的失稳形式,确定考虑初始缺陷影响后,极限承载力下降程度.     

带杆件弯曲的网壳结构稳定极限承载分析

网壳结构稳定极限承载性能是结构分析的关键问题之一.文章基于对某网壳结构的实际检测,利用有限元分析软件ANSYS,对存在弯曲杆件的网壳结构进行几何、材料双重非线性分析,研究杆件弯曲对网壳结构稳定极限承载力的影响.结果表明:网壳结构的最终破坏源于弯曲杆件的率先失稳,部分杆件失稳后导致结构内力发生重分布,结构不会突然丧失整体...     

混凝土圆柱壳声辐射数值模拟

本文采用ANSYS有限元软件建立混凝土封闭圆柱壳的声-固耦合分析模型,对封闭类混凝土壳体结构的低频噪声辐射进行模拟分析。在此基础上对封闭类混凝土壳体结构进行改良,在不影响结构承载力的前提下,在适当位置上开孔,使结构形状发生微小改变。经分析发现,该方式可有效改变此类结构的噪声频谱范围,有利于进行减噪降噪措施的设置,提高降噪效果。     

缺陷圆柱壳体外压屈曲的仿真分析

基于Ansys workbench有限元仿真软件,对含初始缺陷的圆柱壳体进行了外压屈曲的仿真研究。首先进行了理想圆柱壳体的特征值屈曲分析,得出前30阶线性屈曲失稳模态作初始几何缺陷。然后基于单一模态缺陷法和组合模态缺陷法建立具有初始几何缺陷的模型,利用有限元仿真分析的非线性稳定算法和弧长法进行非线性屈曲分析。最后设计圆柱壳体静压屈曲实验,得出了临界屈曲载荷。将非线性屈曲分析结果与实验结果、承压结构工程分析方法计算结果作对比分析,结果表明：弧长法与非线性稳定算法相比,预测精度更高;承压结构工程分析方法求出的结果非常保守,临界屈曲载荷远低于实验结果;第1阶模态缺陷不是对圆柱壳体承压能力最不利的初始缺陷,最不利初始缺陷的模态阶数一般为低阶;模型的初始缺陷幅值大小对临界屈曲压力有较大的影响,但对最不利初始缺陷的模态阶数没有影响。2种初始缺陷构造方法都是可行的,但低阶多模态组合缺陷模型具有更精准的预测精度,误差约为3.55%。     

基于梁格法及板壳有限元法的立交桥空间分析

研究了城市立交桥多股匝道交汇处的异形梁结构的空间受力特性．以某立交桥异型梁为工程背景,采用梁格法模型及板壳有限元法模型对该异型结构进行了对比计算分析,分析研究表明：相对于实体板壳有限元法,梁格法作为一种介于平面和实体有限元方法之间的结构计算方法,其计算简便、高效、实用,可以用于工程设计．     

Static shape control of a flat shell structure

The eight-node and forty-DOF piezoelectric shell element were applied to shape control of a flat shell structure. By the direct and converse effects, a distributed piezoelectric sensor layer was used to monitor the shape deformation and a distributed actuator layer was used to suppresse the deflection. A finite element model was for static response of laminated shell with piezoelectric sensors/actuators was derived. The model was verified by calculating piezoelectric polymeric PVDF bimorph beam. The results are in good agreement with those obtained by theoretical analysis of Tzou[1] and Hwang[2]. A case study of the static shape control of a flat shell structure is presented.     

Static shape control of a flat shell structure

<正>The eight-node and forty-DOF piezoelectric shell element were applied to shape control of a flat shell structure. By the direct and converse effects, a distributed piezoelectric sensor layer was used to monitor the shape deformation and a distributed actuator layer was used to suppresse the deflection. A finite element model was for static response of laminated shell with piezoelectric sensors/actuators was derived. The model was verified by calculating piezoelectric polymeric PVDF bimorph beam. The results are in good agreement with those obtained by theoretical analysis of Tzou and Hwang . A case study of the static shape control of a flat shell structure is presented.     

复合材料叠层及加筋旋转壳稳定性有限元分析

本文用有限元法研究了复合材料旋转壳及其离散纵向加筋情况的稳定问题。在SABA族元素[1]的基础上,把复合材料各向异性的弹性性质考虑进去,把纵向筋条处理成为空间梁,计入梁偏心的影响,由梁的基本弹性和几何刚度矩阵出发,经过一系列变换,推导出与SABA元素相协调的新的弹性和几何刚度矩阵,从而较为精确地得到了复合材料叠层及加筋的稳定性分析结果。算例与现有的一些解析解及实验结果吻合良好。     

板和壳体大挠度问题的摄动有限元法

采用摄动有限元法分析了板和壳体大挠度问题．摄动法可以将非线性问题转化为多个线性问题求解．有限单元法可以处理各种复杂边界条件和几何形状的力学问题．这两种方法的结合──摄动有限元法，在分析复杂非线性问题时，避免了单独使用有限单元法或摄动法所产生的困难．本文采用全量理论导出了摄动有限元的基本方程．通过实例计算，取得了较好的效果．     

板锥柱面网壳结构自振特性分析

板锥柱面网壳结构是一种新型的空间结构,此类结构受力合理、整体刚度大、稳定性好,是一种具有广阔发展前景的结构型式。本文基于有限元方法,采用子空间迭代法,研究板锥柱面网壳结构的自振特性;考虑不同跨度、矢跨比、长跨比、网格尺寸对其自振特性的影响;在大量参数分析、计算的基础上,得出了网壳的自振规律,为板锥柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

Modeling stationary and moving cracks in shells by X-FEM with CB shell elements

The continuum-based (CB) shell theory is combined with the extended finite element method (X-FEM) in this paper to model crack propagation in shells under static and dynamic situations. Both jump function and asymptotic crack tip solution are adopted for describing the discontinuity and singularity of the crack in shells. Level set method (LSM) is used to represent the crack surface and define the enriched shape functions. Stress intensity factors (SIFs) are calculated by the displacement interpolation technique to prove the capability of the method and the maximum strain is applied for the fracture criterion. Also, an efficient integration scheme for the CB shell element with cracks is proposed.     

基于QR法的单层柱面网壳结构分析

为解决传统有限元方法计算网壳结构时的缺点与不足,采用结构分析QR法对单层柱面网壳结构进行研究.根据QR法基本原理,导出了单层柱面网壳结构新的刚度方程及其计算格式,利用样条节点位移参数可求出结构节点位移和杆端力.依据QR法的计算要点和有限元法流程编制了相应的计算程序,计算了某单层柱面网壳结构的节点位移和内力,并将计算结果与有限元结果作对比.结果表明:该方法是一种经济可靠的结构分析计算方法,可用于单层柱面网壳结构及其他网壳结构的计算.