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工程中常用的结构单元——圆柱壳由于具有特殊的几何构型和优良的受力性能,被广泛的应用于建筑、机械、能源化工、航空航天、交通运输等许多工程技术领域中,其动力屈曲问题一直是固体力学领域中活跃的研究课题之一,因此合理地建立在冲击载荷作用下圆柱壳动力屈曲的理论分析模型,不但可以丰富和发展经典的稳定性理论,而且有着重要的工程应用价值。基于此,本文考虑应力波效应,对圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的动力屈曲进行研究,做了以下几个方面的工作:
1.简要叙述了冲击载荷作用下圆柱壳动力屈曲问题的研究现状,总结了圆柱壳在轴向冲击载荷作用下动力屈曲问题研究的主要方法及结论。
2.利用Hamilton变分原理,推导出圆柱壳在轴向冲击载荷作用下动力屈曲的控制方程和波阵面处的边界条件。
3.考虑应力波效应,理论分析了弹性圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的动力屈曲问题。对屈曲运动方程定性分析表明:动力参数λ的取值范围规定了解的性质,当1--N2/P2<λ<0时对应着屈曲运动,由解的非平凡性,导出了屈曲的临界条件即特征行列式等于零,直接展开含双参数的特征行列式,得到了两端固支、一端铰支一端固支两种边界条件下圆柱壳的动力屈曲临界载荷和屈曲模态方程。
4.根据弹塑性圆柱壳在轴向冲击载荷作用下动力屈曲的控制方程,由屈曲运动方程解的非平凡性,得到不同边界条件下动力屈曲的屈曲条件,通过数值计算,给出了屈曲临界载荷Ncr与临界长度ιcr的关系曲线,讨论了径厚比、强化模量对屈曲临界载荷的影响。
5.分析了应力波反射对弹性、弹塑性圆柱壳动力屈曲的影响,给出了应力波反射后轴向冲击载荷作用下圆柱壳动力屈曲的屈曲条件,经数值计算得到了Ncr与反射ιcr的关系曲线及相关结论。
6.计及轴向、横向惯性效应和应变的非线性,建立了弹性圆柱壳后屈曲的控制方程,以线性分叉结果作为后屈曲的初始条件,用差分法求解非线性控制方程组,分析了弹性壳的后屈曲行为,讨论了约束条件、几何参数、微小参量、初始屈曲临界时间、初始屈曲模态等对后屈曲的影响。