摘要：加筋圆柱壳广泛应用于航天运载器结构中。受制造工艺影响,实际产品总是存在无法避免的几何缺陷,导致实际航天运载器结构的轴压承载力远低于理论解,需要引入一个0-1之间的折减因子乘上理论解来进行修正,令理论解在保证安全的同时尽可能接近实验值。当结构的几何参数在设计迭代过程中调整时,折减因子的值也可能会随之改变。厘清折减因子随结构几何参数发生改变时的变化规律,有助于便捷、准确地得到合适的折减因子值,从而保证结构安全、降低重量、缩短设计周期。介绍了基于边界扰动载荷法的实现过程,针对主要分析参数进行了收敛性考察,明确了分析参数的选取原则。基于该方法研究了结构的典型参数发生变化时折减因子相应的变化规律。结果表明,折减因子随蒙皮厚度的增加而线性增加,随纵筋截面面积的增加而线性减小,即蒙皮厚度越大、纵筋越是低而薄,则折减因子值越大、结构的缺陷敏感性也越低,而壳体高度的变化则对折减因子没有显著影响。

摘要：随着水下制导技术的发展,接触爆炸对水下结构的毁伤问题越加受到关注。为研究加筋圆柱壳结构水下接触爆炸毁伤特性,采用LS-DYNA软件的任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法模拟爆炸冲击波的形成、传播及其对圆柱壳结构的毁伤过程,探讨水下接触爆炸作用下单、双层加筋圆柱壳的毁伤响应特性,并分析不同药量和爆距条件下加筋圆柱壳的破坏模式。研究结果表明:在不同药量和爆距的水下接触爆炸条件下,加筋圆柱壳呈现多种破坏模式,加筋和加肋位置处易出现撕裂状破口,板壳结构的破坏主要表现为凹陷变形及沿着加筋位置处扩展的裂纹,其中爆距对破坏模式的影响更明显。本文结果可为水下接触爆炸冲击波作用下水下航行体结构强度分析和防护设计提供参考。

摘要：为了提高圆柱壳的承载能力,提出一种功能梯度多级加筋圆柱壳.通过等效原理推导功能梯度多级加筋圆柱壳的等效刚度,并基于等效刚度模型计算其临界屈曲荷载.建立考虑结构部件尺寸与功能梯度组分材料分布的多级加筋圆柱壳轻量化设计模型.采用粒子群算法对其进行优化设计,并基于有限元特征值屈曲分析对优化结果进行验证.结果表明,优化后功能梯度多级加筋圆柱壳质量明显减少,且其承载性能表现优异.算例验证了功能梯度多级加筋圆柱壳优化设计方案的实用性与安全性.

摘要：为了提高薄壁加筋圆柱壳的屈曲承载力,首先,对受轴压作用下的薄壁加筋圆柱壳进行了稳定性分析,在相同体积以及筋条截面尺寸固定的情况下,进行参数化建模,分析了筋条数目对失稳模态和屈曲承载力的影响;进而,以加筋圆柱壳屈曲承载力最大为目标,以纵向筋数目、蒙皮厚度以及筋条截面尺寸为设计变量,建立了加筋圆柱壳等体积下屈曲承载力最大的优化设计模型,用ANSYS APDL语言建立结构参数化分析流程,实现了结构的自动重分析,并采用遗传算法求解优化模型.结果表明:筋条数目对失稳模态和屈曲承载力有很大影响;筋条数目有一个合适的范围,加筋过少,结构的屈曲承载力低于等体积下不加筋光滑圆柱壳的屈曲承载力;加筋过多,随着筋条数目的增加,结构的屈曲承载力也呈下降趋势;通过求解优化模型,可获得最优的筋条数目及筋条截面尺寸,使圆柱壳的屈曲承载力得到显著提高.

摘要：从Flügge薄壳理论和Helmholtz波动方程出发,根据模态叠加原理推导了有限长加筋圆柱壳受机械力和内部声源简谐激励下的"内部声腔-加筋柱壳-外部声场"耦合方程.比较了点力和点声源作用时圆柱壳的声辐射特性以及传递损失.结果表明:在讨论的频率范围内,点声源对内场均方声压起主要作用;点声源作用下外场辐射声压分布较均匀,其传递损失较点力作用下的大,但壳体的外场声辐射效率较点声源作用下的高.分析结果对圆柱壳体结构的声学设计具有一定的参考价值.

摘要：[目的]在水下耐压圆柱壳结构开孔围栏与环向肋骨连接处,易出现应力集中。[方法]为此,提出一种开孔围栏与环向肋骨连接肘板拓扑优化设计方法,以有效降低肘板区域的局部高应力。首先,采用子模型技术对连接肘板区域结构进行精细化应力分析;然后,以连接肘板为设计变量,考虑耐压壳板、围栏和肋骨特征点的应力约束,以肘板区域最大应力最小化为目标函数进行拓扑优化,并对拓扑优化结果进行工程化处理,得到最终的肘板形式。[结果]计算结果表明,面板局部加宽的肘板形式可以有效降低应力集中程度;开孔围栏位置横向偏置时,远离中纵剖面一侧的肘板面板加宽长度较大;连接肘板与开孔围栏中心偏置时,肘板面板关于其腹板对称设计即可。[结论]所做研究可为类似结构设计提供参考。

摘要：复合材料网格加筋结构是先进结构材料和先进结构形式的良好结合。本文根据ϕ500 mm加筋圆柱壳的研制要求,开展了其材料选择、仿真计算、模具设计和工艺方案的研究。通过对其产品外观、内部质量以及力学性能的考核,证明了HF40A/EH108高性能碳纤维预浸料体系良好的力学性能和工艺性能,以及仿真计算方法、组合模具设计和对模成型工艺对该类型产品的可行性。

摘要：采用有限元位移法分析加筋圆柱壳的自由振动特性问题是主流的方法,但大量试验和数值实例表明:位移元模型会导致模拟刚度偏硬,从而使得结构固有频率结果不够精确。针对这一现象提出了柱坐标系下的广义混合变分原理,并建立了相应的非协调广义混合元的无阻尼自由振动方程。通过合理地调节参数,使得非协调广义混合元的刚度矩阵比非协调位移元的刚度矩阵柔和。实例分析表明,在有限元网格模型一致的情况下,结构的固有频率结果更加准确。

摘要：为精确地分析中厚和厚加筋圆柱壳的屈曲,基于Reddy型三阶剪切变形理论建立了一种新的复合材料加筋圆柱壳屈曲问题分析模型。该模型中的面内位移为三阶函数,能够自然满足壳的自由表面条件,不需要额外引入剪切修正系数。基于能量原理推导了受轴、侧压作用的复合材料加筋圆柱壳的屈曲控制方程,并针对典型算例进行了求解。在算例分析部分通过与参考文献解对比证明了解的准确性,讨论了结构布局对承载能力的影响,研究了不同设计参数下解与经典一阶理论解之间的异同,证明了当径厚比较高时,解与一阶理论解存在显著差异。考虑到模型的位移场阶数较高,比一阶理论更加贴近实际,因此建议对于具有较高径厚比的复合材料加筋圆柱壳采用模型进行计算以提高计算精度。

摘要：讨论一类特殊工程结构——具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度问题.利用解析法导出均布荷重、内缘分布力与外缘分布弯矩同时作用时环形板的弯曲公式;使用迁移矩阵法求解承受均布压力、边缘分布弯矩及分布力作用下的加筋圆柱壳.利用边缘处变形协调条件建立方程组,解出各有关状态变量.在此基础上进行了大量的数值分析,得出了一些可供工程设计参考的结论.