钛合金耐压夹层圆柱壳芯层结构拓扑优化

[目的]因对于钛合金耐压夹层圆柱壳这种新型耐压结构研究得较少,其芯层拓扑形式有待优化确认,需开展芯层拓扑优化。[方法]首先,选择一个壁厚较大的无加筋圆柱壳作为分析对象,采用ANSYS轴对称单元计算结构的应力;然后,沿圆柱壳厚度方向划分为上、中、下3个区域,将中部区域的结构设为设计变量,并建立其芯层结构形式的两阶段拓扑优化数学模型;最后,基于Matlab建立遗传算法主控程序,针对无加筋圆柱壳芯层的布置,分别仅沿轴向、轴向与径向布置形式两个阶段进行拓扑优化,以验证上述耐压夹层圆柱壳加筋形式的合理性。[结果]优化方案芯层拓扑形式为等间距设置,垂直连接内壳和外壳的肋板。[结论]静水压力载荷下的耐压夹层圆柱壳结构是一种合理的耐压结构形式。     

纵筋环肋圆柱壳结构理论与试验研究

在对纵筋环肋圆柱壳结构进行理论分析的基础上,建立了该结构的力学和数学模型,得出计算公式。采用理论设计公式和有限元仿真计算设计一个大比例的舱段模型,并对该模型进行外压试验。通过对理论计算结果、有限元仿真计算结果和试验数据进行对比分析,认为环肋纵筋结构能显著提高结构的承载能力。     

双层圆柱壳在均匀轴压下的屈曲行为

对双层不锈钢圆柱壳在均匀轴压下的屈曲性能进行研究,分别设计、制作和测量了3个名义相同的双层圆柱薄壳,其长径比均为1.7。通过对试样进行轴向压缩试验获得其载荷位移曲线和极限强度,采用弧长法对试样进行非线性屈曲分析,得到平衡曲线和临界载荷并与试验结果进行对比。另外采用数值分析法研究双层圆柱壳的缺陷敏感性,进而推测出一种用于评估双层圆柱壳承载能力的理论公式。结果表明,双层圆柱壳的平均极限强度约为单层的1.85倍,双层圆柱壳是缺陷敏感结构,其缺陷敏感性与内层壳体缺陷敏感性趋于一致,且双层圆柱壳的缺陷敏感性随长径比的增加而降低,试验结果、数值计算和理论预测具有较高一致性。     

基于重叠网格的风力助推转子绕流研究

利用风力助推转子辅助推进在实际工程中广泛应用,但以往的研究多局限于低雷诺数和单圆柱的范畴。本文基于重叠网格技术研究亚临界雷诺数范围内串列双圆柱体绕流,寻找合适的转速比实现航行器辅助推进。研究结果表明,旋转圆柱体产生的横向力可以为航行器提供辅助动力。然而转速比较大时,上下游圆柱产生的横向力差距变大,这对航行器的航向稳定性不利。要消除这种不利的影响,下游圆柱体需要更大的转速比才能平衡这个扭矩。随着转速比的增加,旋转圆柱体的尾涡由交替脱落转变为无明显的漩涡脱落,上游圆柱体对下游圆柱体的影响逐渐削弱。     

复合材料圆柱壳的稳定性及其优化设计

本文利用一阶剪切理论和Reddy高阶剪切理论计算了考虑横向剪切变形影响的复合材料层合圆柱壳的线性失稳载荷和几何非线性失稳载荷。分析了壳体的几何参数、铺层数、铺层角、半径厚度比值对失稳临界荷值的影响。在铺层的优化设计中利用随机试验法与可变容差法相结合,探讨了寻求临界荷值最大的铺层角最优化问题,并利用约束非线性混合离散变量优化程度对铺层角为离散值的问题进行了优化。碳纤维环氧树脂圆柱壳模型试验表明本文计算结果是可靠的。     

正交各向异性圆柱壳弹性稳定性分析的比较研究

本文应用三种壳体理论,对静水压力作用下正交各向异性圆柱壳的弹性稳定性进行了比较分析.利用正交各向异性圆柱壳的内力表达式和在静水压力作用下的正交各向异性圆柱壳的平衡方程,推导出三个位移的微分表达式,并给出了三种理论的差异.针对两端薄膜简支边界条件,对壳体的稳定性进行了分析.讨论了正交各向异性对偏差的影响以及产生偏差的原因,并指出了文献[5]的一个错误.     

环肋圆柱壳总稳定性探讨

本文导出了带有肋骨抗压刚度项的环肋圆柱壳总稳定性方程式.提出α1＞α1(·)是出现m≠1失稳形态并取得最小临界压力的条件.绘出α1(·)曲线,可供工程设计使用.强调必须进行试验研究,以确定m≠1总体失稳时,几何非线性与物理非线性修正方法.     

圆柱桥墩绕流分析及局部清水平衡冲刷实验研究

针对理想液体与实际液体圆柱桥墩绕流分析,进行了圆柱桥墩局部清水平衡冲刷实验研究,并获得了一些有价值的结论。     

大直径圆柱壳结构与土体相互作用的一种耦合数值模拟方法

对于大直径圆柱壳结构及其土体分别采用壳单元和沿深度分层施加的三维空间弹簧单元进行模拟,推演了一种耦合数值分析方法,综合考虑了土体特性、土体深度及变形情况等因素。采用壳单元和弹簧单元的耦合数值处理可以有效地模拟大直径圆柱壳结构与土体之间的非线性相互作用机制。通过对实际工程的计算,所得到的圆柱壳结构在荷载作用下的受力状态以及位移与变形分布情况等结果均较为理想。     

客车轴箱短圆柱滚子轴承深穴滚子有限元分析

利用Ｉ－ＤＥＡＳ软件的有限元程序,对短圆柱滚子轴承新型结构滚子－深穴滚子以及直母线滚子进行了三维接触有限元分析,并由此证明了深穴滚子的优良性能。