阶梯圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的屈曲计算分析
发布时间：2022-02-13 07:28
建立并求解了阶梯圆柱壳径向位移控制方程,考虑边界条件及相容条件,得到应力波发生反射后阶梯圆柱壳的动态屈曲分叉条件。通过数值计算,分别给出了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达阶梯圆柱壳的位置、阶梯圆柱壳厚径比的关系。数值计算结果表明,阶梯圆柱壳发生轴对称屈曲相对非轴对称屈曲更容易;应力波传播经固定端反射,通过分界面后比通过分界面之前固定端部更难发生屈曲,而冲击端部较易发生屈曲。随着厚径比及厚度比的增大临界载荷也随之增大。质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳,应力波经固定端反射通过分界面之前阶梯圆柱壳更易发生屈曲,而通过分界面之后阶梯圆柱壳更难发生屈曲。
【文章来源】：振动与冲击. 2019,38(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
受轴向冲击的阶梯圆柱壳Fig．1Astepcylindricalshellunderaxialimpactload
(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图2轴向屈曲临界载荷与波阵面的关系Fig．2Theaxialcriticalbucklingloadswithtimeofwavefrontpropagation(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图3轴向屈曲临界载荷与厚径比的关系Fig．3Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthicknessandradius(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图4轴向屈曲临界载荷与厚度比的关系Fig．4Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthickness关系。从图4可以看出，随着屈曲阶数n的增大临界屈曲载荷值越大，n=0，即发生轴对称屈曲时临界载荷最小。随着厚度比增大临界载荷也随之增大，应力波经固定端反射通过分界面之前临界载荷随厚度比增大曲线越来越陡;反射波通过分界面后临界载荷随厚度比增大相对平缓。图5(a)给出了由式(20)得到的2Lce≤t＜3Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系;图5(b)给出了由式(22)得到的3Lce≤t＜4Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系。从图5可以看出，应力波经固定端反射通过分界面之前相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更易发生屈曲，且随着厚度比增大，屈曲越容易发生;反射波通过分界面后相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更难发生屈曲，且随着厚度比增大越难发生屈曲。5结论对于阶跃载荷作用的阶梯圆柱壳，考虑冲击端部402振动与冲击2019年第38卷
(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图2轴向屈曲临界载荷与波阵面的关系Fig．2Theaxialcriticalbucklingloadswithtimeofwavefrontpropagation(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图3轴向屈曲临界载荷与厚径比的关系Fig．3Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthicknessandradius(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图4轴向屈曲临界载荷与厚度比的关系Fig．4Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthickness关系。从图4可以看出，随着屈曲阶数n的增大临界屈曲载荷值越大，n=0，即发生轴对称屈曲时临界载荷最小。随着厚度比增大临界载荷也随之增大，应力波经固定端反射通过分界面之前临界载荷随厚度比增大曲线越来越陡;反射波通过分界面后临界载荷随厚度比增大相对平缓。图5(a)给出了由式(20)得到的2Lce≤t＜3Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系;图5(b)给出了由式(22)得到的3Lce≤t＜4Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系。从图5可以看出，应力波经固定端反射通过分界面之前相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更易发生屈曲，且随着厚度比增大，屈曲越容易发生;反射波通过分界面后相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更难发生屈曲，且随着厚度比增大越难发生屈曲。5结论对于阶跃载荷作用的阶梯圆柱壳，考虑冲击端部402振动与冲击2019年第38卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷作用下金属圆柱壳能量吸收研究[J]. 戴向胜,马建敏. 振动与冲击. 2012(06)
[2]圆柱壳的轴向动力屈曲、参数共振与混沌运动[J]. 张善元,张涛. 振动与冲击. 2010(12)
[3]圆柱壳轴向冲击屈曲数值仿真及其应力波效应分析[J]. 杨卫奇,张善元,路国运,刘志芳. 科学技术与工程. 2008(23)
[4]确定轴向冲击下薄壁圆柱壳第二临界速度的新方法[J]. 陈永涛,郑钢铁. 振动与冲击. 2007(01)
[5]轴向冲击下薄壁圆柱壳的屈曲行为的实验研究[J]. 顾红军,赵国志,陆廷金,范伏生. 振动与冲击. 2004(04)
[6]弹性圆柱壳在应力波下的动态屈曲[J]. 徐新生,张耀先. 河南大学学报(自然科学版). 1997(01)
[7]圆柱壳在径向冲击载荷作用下的弹性脉冲屈曲[J]. 黄承义,刘土光,郑际嘉. 应用数学和力学. 1996(08)
[8]受轴向冲击的圆柱壳塑性动力屈曲实验研究[J]. 王仁,韩铭宝,黄筑平,杨青春. 力学学报. 1983(05)
硕士论文
[1]哈密顿体系下圆柱壳的动态和热屈曲研究[D]. 周军帅.大连理工大学 2011
本文编号：3622769
【文章来源】：振动与冲击. 2019,38(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
受轴向冲击的阶梯圆柱壳Fig．1Astepcylindricalshellunderaxialimpactload
(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图2轴向屈曲临界载荷与波阵面的关系Fig．2Theaxialcriticalbucklingloadswithtimeofwavefrontpropagation(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图3轴向屈曲临界载荷与厚径比的关系Fig．3Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthicknessandradius(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图4轴向屈曲临界载荷与厚度比的关系Fig．4Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthickness关系。从图4可以看出，随着屈曲阶数n的增大临界屈曲载荷值越大，n=0，即发生轴对称屈曲时临界载荷最小。随着厚度比增大临界载荷也随之增大，应力波经固定端反射通过分界面之前临界载荷随厚度比增大曲线越来越陡;反射波通过分界面后临界载荷随厚度比增大相对平缓。图5(a)给出了由式(20)得到的2Lce≤t＜3Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系;图5(b)给出了由式(22)得到的3Lce≤t＜4Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系。从图5可以看出，应力波经固定端反射通过分界面之前相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更易发生屈曲，且随着厚度比增大，屈曲越容易发生;反射波通过分界面后相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更难发生屈曲，且随着厚度比增大越难发生屈曲。5结论对于阶跃载荷作用的阶梯圆柱壳，考虑冲击端部402振动与冲击2019年第38卷
(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图2轴向屈曲临界载荷与波阵面的关系Fig．2Theaxialcriticalbucklingloadswithtimeofwavefrontpropagation(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图3轴向屈曲临界载荷与厚径比的关系Fig．3Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthicknessandradius(a)波阵面到达区域Ⅲ与区域Ⅳ交界面(b)波阵面到达区域Ⅰ与区域Ⅱ交界面图4轴向屈曲临界载荷与厚度比的关系Fig．4Theaxialcriticalbucklingloadswiththeratioofthickness关系。从图4可以看出，随着屈曲阶数n的增大临界屈曲载荷值越大，n=0，即发生轴对称屈曲时临界载荷最小。随着厚度比增大临界载荷也随之增大，应力波经固定端反射通过分界面之前临界载荷随厚度比增大曲线越来越陡;反射波通过分界面后临界载荷随厚度比增大相对平缓。图5(a)给出了由式(20)得到的2Lce≤t＜3Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系;图5(b)给出了由式(22)得到的3Lce≤t＜4Lce时质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳发生屈曲的临界载荷关系。从图5可以看出，应力波经固定端反射通过分界面之前相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更易发生屈曲，且随着厚度比增大，屈曲越容易发生;反射波通过分界面后相同质量的阶梯圆柱壳比等厚度圆柱壳更难发生屈曲，且随着厚度比增大越难发生屈曲。5结论对于阶跃载荷作用的阶梯圆柱壳，考虑冲击端部402振动与冲击2019年第38卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷作用下金属圆柱壳能量吸收研究[J]. 戴向胜,马建敏. 振动与冲击. 2012(06)
[2]圆柱壳的轴向动力屈曲、参数共振与混沌运动[J]. 张善元,张涛. 振动与冲击. 2010(12)
[3]圆柱壳轴向冲击屈曲数值仿真及其应力波效应分析[J]. 杨卫奇,张善元,路国运,刘志芳. 科学技术与工程. 2008(23)
[4]确定轴向冲击下薄壁圆柱壳第二临界速度的新方法[J]. 陈永涛,郑钢铁. 振动与冲击. 2007(01)
[5]轴向冲击下薄壁圆柱壳的屈曲行为的实验研究[J]. 顾红军,赵国志,陆廷金,范伏生. 振动与冲击. 2004(04)
[6]弹性圆柱壳在应力波下的动态屈曲[J]. 徐新生,张耀先. 河南大学学报(自然科学版). 1997(01)
[7]圆柱壳在径向冲击载荷作用下的弹性脉冲屈曲[J]. 黄承义,刘土光,郑际嘉. 应用数学和力学. 1996(08)
[8]受轴向冲击的圆柱壳塑性动力屈曲实验研究[J]. 王仁,韩铭宝,黄筑平,杨青春. 力学学报. 1983(05)
硕士论文
[1]哈密顿体系下圆柱壳的动态和热屈曲研究[D]. 周军帅.大连理工大学 2011
本文编号：3622769
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