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考虑吸湿老化影响的天然纤维增强截断圆锥壳屈曲问题的精确分析
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作者 张俊霖 聂雪阳 +2 位作者 王雅静 苏新 周震寰 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期83-88,共6页
天然纤维增强材料(NFRC)在潮湿环境下会不可避免地出现吸湿老化行为,严重影响该类材料和结构的稳定性。为分析该问题,本文引入非线性前屈曲效应,提出了一种适用于NFRC截断圆锥壳屈曲问题的精确分析方法。首先,基于Donnell壳体理论推导了... 天然纤维增强材料(NFRC)在潮湿环境下会不可避免地出现吸湿老化行为,严重影响该类材料和结构的稳定性。为分析该问题,本文引入非线性前屈曲效应,提出了一种适用于NFRC截断圆锥壳屈曲问题的精确分析方法。首先,基于Donnell壳体理论推导了NFRC圆锥壳的屈曲控制方程。其次,采用伽辽金法求解非线性轴对称前屈曲变形,并在此基础上进一步求解获得高精度的临界屈曲载荷以及解析的屈曲模态。最后,通过与已有文献和数值仿真对比,验证了本文方法的精确性,并分析了纤维参数和吸湿老化效应参数对NFRC截断圆锥壳屈曲行为的影响。本文的研究结果有望为该类NFRC截断圆锥壳的抗屈曲设计提供理论基础。 展开更多
关键词 圆锥壳 屈曲 临界荷载 天然纤维增强材料 湿热老化
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刚架弹性屈曲问题基于改进傅里叶级数法的研究
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作者 陆健炜 鲍四元 沈峰 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期590-597,共8页
为建立适合不同弹性边界的刚架屈曲问题的统一解法,对含弹性支撑刚架的屈曲载荷展开研究。首先基于改进傅里叶级数法建立刚架的容许位移函数表达式,然后利用最小势能原理得到屈曲的特征方程并通过求解矩阵特征值得到刚架的屈曲载荷。在... 为建立适合不同弹性边界的刚架屈曲问题的统一解法,对含弹性支撑刚架的屈曲载荷展开研究。首先基于改进傅里叶级数法建立刚架的容许位移函数表达式,然后利用最小势能原理得到屈曲的特征方程并通过求解矩阵特征值得到刚架的屈曲载荷。在支座处和梁、柱连接处设立线弹簧和旋转弹簧,通过调整弹簧的刚度值来模拟不同边界和不同连接方式。通过数值分析分别研究任意弹性边界下无侧移刚架和有侧移刚架的屈曲载荷,将屈曲载荷的结果与文献中的解析解进行对比,验证本研究方法的有效性及边界通用性,在此基础之上给出刚架的屈曲模态图。所提的改进傅里叶级数法能够为不同边界弹性约束的刚架屈曲提供有效的预测。 展开更多
关键词 改进傅里叶级数法 刚架 最小势能原理 屈曲载荷
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海洋柔性管道骨架层压溃的有限元分析 被引量:23
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作者 汤明刚 王野 +1 位作者 阎军 岳前进 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1135-1140,共6页
针对海洋柔性管道互锁型骨架层由于外部静水压力可能引起压溃失效问题,文中基于有限元分析方法,采用实体单元,建立骨架层结构三维有限元模型,研究静水外压作用下骨架层的压溃行为.分析结果显示,当不考虑几何缺陷及材料非线性时,计算得... 针对海洋柔性管道互锁型骨架层由于外部静水压力可能引起压溃失效问题,文中基于有限元分析方法,采用实体单元,建立骨架层结构三维有限元模型,研究静水外压作用下骨架层的压溃行为.分析结果显示,当不考虑几何缺陷及材料非线性时,计算得到的压溃特征值与解析方法得到结果吻合良好;当模型考虑初始椭圆度缺陷时,压力位移曲线经过一段线性变化过程后快速趋近于临界压溃值,且随着初始椭圆度的增大,临界压溃值逐渐减小;当模型进一步引入材料非线性时,骨架层的抗压溃能力显著下降,临界压溃值比理想状态下减小近一半.数值模型与结果为柔性管道抗压溃分析设计提供了有效的技术手段. 展开更多
关键词 柔性管道 骨架层 压溃 三维有限元模型 椭圆度 材料非线性
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复合材料加筋板在剪切载荷下的屈曲特性研究 被引量:38
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作者 王平安 矫桂琼 +1 位作者 王波 卢智先 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期78-82,共5页
通过对复合材料薄壁加筋板结构进行剪切载荷下的屈曲试验研究,得到结构的屈曲模态、屈曲失稳载荷以及破坏形式,并通过有限元方法对结构的屈曲进行数值分析,分析得到的复合材料薄壁加筋板结构的屈曲模态和试验结果一致,屈曲载荷与试验结... 通过对复合材料薄壁加筋板结构进行剪切载荷下的屈曲试验研究,得到结构的屈曲模态、屈曲失稳载荷以及破坏形式,并通过有限元方法对结构的屈曲进行数值分析,分析得到的复合材料薄壁加筋板结构的屈曲模态和试验结果一致,屈曲载荷与试验结果吻合较好。试验还发现复合材料薄壁加筋板结构有较高的后屈曲承载能力,后屈曲过程中由于桁条脱胶会造成屈曲模态的变化。还分析了筋条的连续性对屈曲载荷的影响。 展开更多
关键词 复合材料加筋板结构 屈曲模态 屈曲失稳载荷 有限元分析
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基于梁-梁接触理论的管柱屈曲分析 被引量:10
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作者 王尊策 曹梦雨 +4 位作者 徐德奎 温后珍 徐艳 陈明 吕凤霞 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期132-138,共7页
为探究长直管柱在井下复杂工况下的屈曲形式,进行基于梁-梁接触理论的管柱屈曲分析研究。利用梁-梁接触理论对考虑剪切弯曲变形的梁进行离散化,使用管-管接触单元建立管柱变截面摩擦接触有限元模型,并用此方法针对分层采油井实际井况建... 为探究长直管柱在井下复杂工况下的屈曲形式,进行基于梁-梁接触理论的管柱屈曲分析研究。利用梁-梁接触理论对考虑剪切弯曲变形的梁进行离散化,使用管-管接触单元建立管柱变截面摩擦接触有限元模型,并用此方法针对分层采油井实际井况建立管柱有限元分析模型。结果表明,分层采油管柱在井下复杂的受力环境下会发生不等距复合屈曲,在考虑摩擦的情况下管柱的屈曲构型不再是标准的正弦线或是螺旋线构型,并利用磁定位数据验证了计算结果的可靠性。 展开更多
关键词 管柱 管-管接触单元 梁-梁接触理论 摩擦接触 复合屈曲 磁定位 井下工具
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高速动车组被动安全性和耐撞性研究 被引量:12
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作者 陈秉智 张向海 +2 位作者 马纪军 谢素明 兆文忠 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B04期152-158,共7页
随着列车高速和重载的发展,对列车被动安全性的研究日益重要。本文以CRH3动车组为载体,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH和多学科协同优化软件iSIGHT进行碰撞数值模拟分析和吸能结构优化,得到CRH3动车组在大变形碰撞时的变形模式及各碰撞参数... 随着列车高速和重载的发展,对列车被动安全性的研究日益重要。本文以CRH3动车组为载体,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH和多学科协同优化软件iSIGHT进行碰撞数值模拟分析和吸能结构优化,得到CRH3动车组在大变形碰撞时的变形模式及各碰撞参数,并对动车组的吸能结构进行评估及最优设计,实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据。 展开更多
关键词 CRH3动车组 耐撞性 吸能结构 优化设计 大变形碰撞
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圆环变形及屈曲的重心插值配点法分析 被引量:19
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作者 王兆清 李淑萍 唐炳涛 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期245-249,共5页
采用数值稳定性好、计算精度高的重心Lagrange插值近似未知函数,提出数值分析圆环变形和临界载荷的重心插值配点法。给出基于重心Lagrange插值微分矩阵的显式表达式,建立分析圆环在对径外力作用下变形的配点法公式和边界条件施加方法。... 采用数值稳定性好、计算精度高的重心Lagrange插值近似未知函数,提出数值分析圆环变形和临界载荷的重心插值配点法。给出基于重心Lagrange插值微分矩阵的显式表达式,建立分析圆环在对径外力作用下变形的配点法公式和边界条件施加方法。详细推导均布压力作用下圆环屈曲载荷的计算公式。给出圆环变形和屈曲载荷的数值计算算例。数值算例表明,重心插值配点法不但具有较高的计算精度,而且具有很好的数值稳定性。 展开更多
关键词 圆环 变形 屈曲 临界载荷 重心Lagrange插值 重心插值配点法
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温度梯度下功能梯度材料圆柱壳的热屈曲 被引量:9
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作者 黄怀纬 韩强 +1 位作者 冯能文 樊学军 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期101-106,共6页
采用能量法研究了不同温度梯度下功能梯度材料圆柱壳的热屈曲行为.屈曲临界条件由里兹法得到;由于材料属性和温度的耦合效应,临界温升通过迭代算法求得.讨论了两种温度梯度形式以及物性温度相关性对临界温升的影响.数值结果表明:功能梯... 采用能量法研究了不同温度梯度下功能梯度材料圆柱壳的热屈曲行为.屈曲临界条件由里兹法得到;由于材料属性和温度的耦合效应,临界温升通过迭代算法求得.讨论了两种温度梯度形式以及物性温度相关性对临界温升的影响.数值结果表明:功能梯度材料的组分参数只在一定小范围内对临界温升有显著影响,而结构尺寸参数对其影响较大;在功能梯度材料圆柱壳热屈曲分析中必须考虑物性温度相关性,否则将高估临界温升;若采用抛物型温度场来代替实际的热传导温度场,临界温升在陶瓷含量较多且壳厚较小的情况下,将可能被低估,而在金属含量较多且壳厚较大的情况下,却可能被高估. 展开更多
关键词 功能梯度材料 圆柱壳 热屈曲 物性温度相关性 温度梯度
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水平管中受压扭细长圆杆(管)的线性弯曲 被引量:13
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作者 李子丰 马兴瑞 黄文虎 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第1期96-100,共5页
建立了水平管中受压扭细长圆杆(管)线性弯曲的微分方程和边界条件,分析了无重受压扭圆杆(管)的螺旋弯曲.
关键词 稳定性 弯曲 线性 水平管
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复合材料中厚层合板在轴压位移和剪切作用下的稳定性研究 被引量:13
10
作者 邵小军 岳珠峰 +1 位作者 李立州 张庆茂 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期716-720,共5页
采用线性屈曲分析方法和弧长法对单向压缩和剪切两种载荷作用下复合材料中厚板的稳定性问题进行研究,给出两种载荷作用下的一阶失稳模态以及失稳平衡路径,并得出在单向压缩载荷作用下,过分叉点后载荷的微小增加将引起板的横向大挠度变形... 采用线性屈曲分析方法和弧长法对单向压缩和剪切两种载荷作用下复合材料中厚板的稳定性问题进行研究,给出两种载荷作用下的一阶失稳模态以及失稳平衡路径,并得出在单向压缩载荷作用下,过分叉点后载荷的微小增加将引起板的横向大挠度变形,而不能继续承受更大的载荷,而板在剪切载荷的作用下不发生失稳的结论。 展开更多
关键词 中厚板 屈曲 弧长法
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弹性轨道上二自由度磁悬浮列车的动力特性分析 被引量:12
11
作者 武建军 郑晓静 周又和 《振动工程学报》 EI CSCD 1999年第4期439-446,共8页
通过对弹性变形轨道上二自由度磁悬浮列车耦合系统动力特性的数值研究,给出了系统受控稳定性情形下控制参数G1,G2 的选取方式;讨论了控制参数G1,G2 和系统特征参数(如悬浮体质量Ms、运行速度v、轨道跨长L等)对磁悬浮系统的动力学特性的... 通过对弹性变形轨道上二自由度磁悬浮列车耦合系统动力特性的数值研究,给出了系统受控稳定性情形下控制参数G1,G2 的选取方式;讨论了控制参数G1,G2 和系统特征参数(如悬浮体质量Ms、运行速度v、轨道跨长L等)对磁悬浮系统的动力学特性的影响方式,分析了弹性轨道的变形特征等。 展开更多
关键词 动力特性 弹性轨道 磁悬浮系统 自由度 列车
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哈密顿体系下的弹性圆板热屈曲问题 被引量:6
12
作者 徐新生 邱文彪 +1 位作者 周震寰 褚洪杰 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期1-5,共5页
以工程中由于温度引起的结构屈曲为研究背景,以最基本的结构之一的圆板热屈曲问题为研究对象,建立了由于温度引起的弹性圆板屈曲问题的哈密顿体系.在辛体系下将临界温度和屈曲模态归结为辛本征值和本征向量问题,即每一个辛本征值和本征... 以工程中由于温度引起的结构屈曲为研究背景,以最基本的结构之一的圆板热屈曲问题为研究对象,建立了由于温度引起的弹性圆板屈曲问题的哈密顿体系.在辛体系下将临界温度和屈曲模态归结为辛本征值和本征向量问题,即每一个辛本征值和本征向量对应一个临界温度和屈曲模态.这种辛方法克服了传统振型函数方法的局限性,并可直接得到轴对称和非轴对称的屈曲模态.本征解空间的完备性确保可得到所有的临界温度和对应的屈曲模态.数值结果显示了临界温度的变化规律和屈曲模态的特点.这种辛方法也为求解其他问题提供了一条路径. 展开更多
关键词 弹性圆板 热屈曲 哈密顿体系 临界温度 屈曲模态
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冲击扭矩作用下弹性圆柱壳中应力波导致的动力屈曲问题 被引量:6
13
作者 韩强 马宏伟 +2 位作者 张善元 杨桂通 武际可 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1996年第1期1-7,共7页
圆柱壳的屈曲问题曾被许多力学工作者从不同的角度进行过研究.本文以半无限长弹性圆柱壳为研究对象,将冲击扭矩作用下圆柱壳的动力屈曲归结为由于扭转应力波的传播导致的分叉问题,最后将此分叉问题化为一个非线性方程组的求解,并对... 圆柱壳的屈曲问题曾被许多力学工作者从不同的角度进行过研究.本文以半无限长弹性圆柱壳为研究对象,将冲击扭矩作用下圆柱壳的动力屈曲归结为由于扭转应力波的传播导致的分叉问题,最后将此分叉问题化为一个非线性方程组的求解,并对动力屈曲时横向惯性的影响进行了讨论,最后进行了数值分析,得到了一些有益的结论. 展开更多
关键词 动力屈曲 应力波 圆柱壳 冲击扭矩 屈曲
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轴压开口圆柱薄壳屈曲分析与试验 被引量:6
14
作者 张展智 赵国伟 +1 位作者 黄海 黄承静 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期557-562,共6页
开口圆柱薄壳结构的轴向承载能力和稳定性分析是空间薄壁管式伸展机构(STEM,Storable Tubular Extendable Member)设计的关键问题之一.基于特征值屈曲分析方法,研究了轴压铍青铜开口圆柱薄壳结构在两端固支条件下的屈曲载荷与设计参数... 开口圆柱薄壳结构的轴向承载能力和稳定性分析是空间薄壁管式伸展机构(STEM,Storable Tubular Extendable Member)设计的关键问题之一.基于特征值屈曲分析方法,研究了轴压铍青铜开口圆柱薄壳结构在两端固支条件下的屈曲载荷与设计参数间的关系,利用幂函数拟合的方法建立了一种轴压开口圆柱薄壳屈曲载荷模型.通过铍青铜开口圆柱薄壳轴向压缩试验对特征值屈曲分析和所建立的轴压开口圆柱薄壳屈曲载荷模型进行了验证.结果表明:特征值屈曲分析方法可用于各向同性材料开口圆柱薄壳结构在两端固支条件下的轴向承载能力与稳定性分析;使用轴压开口圆柱薄壳屈曲载荷模型计算各向同性材料的开口圆柱薄壳在两端固支条件下受轴压作用时的屈曲载荷,最大误差为21%. 展开更多
关键词 开口圆柱壳 屈曲 特征值 建模 试验
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薄膜褶皱的非线性屈曲有限元分析 被引量:11
15
作者 王长国 杜星文 万志敏 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期269-274,共6页
有限元模拟已经成为目前薄膜褶皱预测的重要工具。本文采用ANSYS SHELL63单元对薄膜受剪情况下的褶皱形变进行了非线性屈曲分析。通过本征屈曲分析得到的模态模拟了薄膜的初始缺陷。利用本文的非线性有限元模型分析得到了薄膜褶皱的波... 有限元模拟已经成为目前薄膜褶皱预测的重要工具。本文采用ANSYS SHELL63单元对薄膜受剪情况下的褶皱形变进行了非线性屈曲分析。通过本征屈曲分析得到的模态模拟了薄膜的初始缺陷。利用本文的非线性有限元模型分析得到了薄膜褶皱的波长和幅度,并与理论分析结果进行了比较,结果相近。 展开更多
关键词 薄膜 褶皱 非线性屈曲 有限元
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基于偶应力理论的压杆屈曲载荷的尺寸效应 被引量:6
16
作者 孔胜利 周慎杰 +1 位作者 聂志峰 王凯 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期136-139,共4页
许多微尺度实验证实,一些材料在微尺度下的力学性能存在尺寸效应。基于修正偶应力理论研究细长压杆屈曲载荷的尺寸效应,利用变分原理得到细长压杆屈曲的控制方程和边界条件,求解相应的屈曲边界值问题。结果表明,当细长压杆的特征尺寸与... 许多微尺度实验证实,一些材料在微尺度下的力学性能存在尺寸效应。基于修正偶应力理论研究细长压杆屈曲载荷的尺寸效应,利用变分原理得到细长压杆屈曲的控制方程和边界条件,求解相应的屈曲边界值问题。结果表明,当细长压杆的特征尺寸与其材料本征尺度参数相当时,其屈曲载荷显著增大,表现出明显的尺寸效应;而当细长压杆的特征尺寸远大于其材料本征尺度参数时,其屈曲载荷与传统理论值基本相等,即其尺寸效应消失。 展开更多
关键词 尺寸效应 偶应力理论 变分原理 屈曲载荷 微电子机械系统
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任意铺层复合材料加筋板屈曲/后屈曲行为的解析解 被引量:9
17
作者 刘毅 聂坤 戴瑛 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-10,共10页
给出了一种求解任意铺层复合材料加筋板屈曲/后屈曲问题的解析方法。首先将加筋板简化为受弹簧约束的层合板,而后通过构造位移函数,并利用伽辽金法得到了加筋板压缩、剪切和压剪载荷下的屈曲/后屈曲解析解。求解中引入了无量纲参数,使... 给出了一种求解任意铺层复合材料加筋板屈曲/后屈曲问题的解析方法。首先将加筋板简化为受弹簧约束的层合板,而后通过构造位移函数,并利用伽辽金法得到了加筋板压缩、剪切和压剪载荷下的屈曲/后屈曲解析解。求解中引入了无量纲参数,使得结果更具一般性;在后屈曲行为中考虑了初始缺陷和由耦合刚度引起的前屈曲挠度,使得结果更加准确。通过与有限元结果的比较,讨论了几何参数、弹簧刚度等对解的影响。最后将该方法应用于T形加筋对称铺层复合材料加筋板的屈曲/后屈曲分析中,考虑T形筋对复合材料层板粘结区的刚度增强作用,采用刚度平均化方法引入增强效果,并与两种T形筋刚度简化模型以及有限元结果进行了比较,验证刚度平均化方法对计算加筋板屈曲/后屈曲行为的有效性。 展开更多
关键词 复合材料加筋板 屈曲 后屈曲 解析解
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轴向弹塑性应力波作用下直杆中的分叉问题 被引量:8
18
作者 韩强 胡海岩 杨桂通 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1999年第6期569-578,共10页
考虑了一个弹塑性直杆的动力屈曲问题,将其归结为轴向阶跃应力波的传播导致的分叉问题,分析了横向惯性效应的影响,并考虑了应力波反射的作用,给出了相应的屈曲条件,最后进行了数值分析,从中得到了一些有益的结论·
关键词 分叉 应力波 动力屈曲 弹塑性直杆 冲击载荷
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辛方法在弹性圆板屈曲问题中的应用 被引量:5
19
作者 徐新生 邱文彪 +2 位作者 付月 周震寰 褚洪杰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期530-534,共5页
在辛几何空间中将临界载荷和屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法。研究和讨论了轴对称屈曲和非轴对称屈曲问题,它们分别属于零本征值问题和非零本征值问题。以弹性圆板屈曲问题作为研究对象,借助于系统的能量构造... 在辛几何空间中将临界载荷和屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法。研究和讨论了轴对称屈曲和非轴对称屈曲问题,它们分别属于零本征值问题和非零本征值问题。以弹性圆板屈曲问题作为研究对象,借助于系统的能量构造出哈密顿体系,得到了该体系下的所有的本征解。数值结果给出了圆板和圆环板问题的临界载荷和屈曲模态。数值结果表明:对应低阶屈曲模态的临界载荷相对较小且屈曲模态在周向的波纹数也较少,说明在屈曲过程中低阶屈曲模态容易出现,特别是轴对称屈曲更容易发生;对应较大分支数的临界载荷,其值相对较大且屈曲模态在径向的波纹更加复杂;同时物理常数和几何参数也会直接影响临界载荷的大小。 展开更多
关键词 弹性圆板 屈曲 哈密顿体系 辛方法
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10000m^3真空球罐的外压稳定性分析 被引量:13
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作者 吴晓红 郭春光 +2 位作者 李永泰 陈永东 倪利刚 《压力容器》 2014年第7期41-48,共8页
通过对10000 m3真空球罐光壳和带加强肋不同方案的外压稳定性分析,结合经济性对比分析,确定10000 m3真空球罐球壳结构采用光壳结构;阐述了该球罐的外压工况的有限元分析结果。
关键词 真空球罐 加强肋 稳定性分析 有限元
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