本文關(guān)鍵詞：曲型加筋板、殼結(jié)構(gòu)的建模方法與分析研究

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【摘要】：本文建立了曲型加筋板殼結(jié)構(gòu)的理論分析模型，并提出了高效的分析計(jì)算方法，研究了加筋板殼結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)動(dòng)力學(xué)特性通過(guò)大量的算例，驗(yàn)證了方法的正確性，并對(duì)影響結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能的因素進(jìn)行了考察本文的工作主要有以下幾個(gè)方面： 1τ首先回顧了加筋板殼結(jié)構(gòu)的理論模型及其各自特點(diǎn)；其次介紹了梁板殼理論；接著對(duì)加筋板殼結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析自由振動(dòng)分析屈曲分析的研究背景做了詳細(xì)的闡述；之后介紹了曲型加筋板殼的概念提出及其研究背景；最后簡(jiǎn)述了本文的主要研究?jī)?nèi)容 2τ采用有限單元法對(duì)曲型加筋板的靜態(tài)變形自由振動(dòng)屈曲及面內(nèi)載荷作用下的自由振動(dòng)進(jìn)行了研究板筋模型分別基于一階剪切變形理論的Mindlin-Reissner板理論和Timoshenko梁理論建模曲型筋可以鋪設(shè)在板中任意位置且無(wú)需共節(jié)點(diǎn)通過(guò)引入筋板插值函數(shù)矩陣，解決了筋板自由度的耦合問(wèn)題在對(duì)曲型加筋板的靜態(tài)變形分析中，考察了邊界條件加強(qiáng)筋的偏心性及鋪設(shè)方式對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響；在自由振動(dòng)分析中，首先考察了采取不同筋板單元數(shù)目對(duì)自然頻率的影響，確定了最優(yōu)的單元數(shù)量；其次發(fā)現(xiàn)了加強(qiáng)筋的偏心性可使結(jié)構(gòu)的某階模態(tài)振型發(fā)生轉(zhuǎn)移；最后考察了等質(zhì)量條件下，不同筋板質(zhì)量配比對(duì)結(jié)構(gòu)自然頻率的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)板厚減少到某一程度，不同加強(qiáng)筋截面形狀對(duì)結(jié)構(gòu)自然頻率的影響很小在屈曲和面內(nèi)載荷作用下的自由振動(dòng)分析中，考察了壓縮載荷和拉伸載荷兩種情況數(shù)值結(jié)果表明，在壓縮載荷下，結(jié)構(gòu)的頻率參數(shù)和載荷參數(shù)可能出現(xiàn)非線性，且該非線性受到加載方向板厚筋板截面積比筋板剛度比的影響；而且對(duì)于不同的加載方式，該關(guān)系的非線性程度也有所不同；在拉伸載荷作用下，該關(guān)系基本保持為線性 3τ基于von Karman大變形理論，分析了曲型加筋板的幾何非線性大變形及大振幅振動(dòng)的自然頻率基于Total拉格朗日方法，推導(dǎo)了曲型加筋板的切線剛度矩陣，其中考慮了加強(qiáng)筋的幾何非線性采用與線性分析類似的建模方法，筋單元可以任意分布在板單元中本文的結(jié)果與有限元軟件及參考文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，證明本方法的正確性 4τ研究了曲型加筋淺殼結(jié)構(gòu)的建模及自由振動(dòng)分別基于Mindlin-Reissner淺殼理論和基于Frenet標(biāo)架下的三維曲梁理論，建立了曲型加筋淺殼的應(yīng)變能和動(dòng)能方程加強(qiáng)筋可以鋪設(shè)在殼體任意位置，筋和殼位移自由度的耦合采取筋的插值函數(shù)及其接觸處的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)基于Ritz法，采取三角函數(shù)多項(xiàng)式為位移試函數(shù)，通過(guò)最小勢(shì)能原理，得到了曲型加筋淺殼的自由振動(dòng)方程通過(guò)算例，研究了加筋殼的邊界條件加強(qiáng)筋的鋪設(shè)類型和幾何參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)自然頻率和模態(tài)振型的影響同時(shí)通過(guò)與文獻(xiàn)及Nastran結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了本方法的正確性 5τ研究了曲型加筋圓柱殼的建模及自由振動(dòng)基于Darboux標(biāo)架，建立了表征加強(qiáng)筋切線方向測(cè)地方向法線方向的局部坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系下加強(qiáng)筋的法線方向與殼體中面法線方向一致，從而保證筋可垂直于殼體中面，，避免了之前模型中加強(qiáng)筋隨路徑的扭曲，更貼近真實(shí)情況曲型加強(qiáng)筋的法曲率測(cè)地曲率可精確描述其幾何構(gòu)型推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)的能量方程，并采用有限單元法進(jìn)行自由振動(dòng)問(wèn)題的求解分別考察了不同加筋結(jié)構(gòu)的自然頻率和模態(tài)振型，驗(yàn)證了本建模方法的正確性 綜上所示，在本文對(duì)曲型加筋板殼建模方法及靜力學(xué)動(dòng)力學(xué)分析中，加強(qiáng)筋可以鋪設(shè)在板σ殼τ中任意位置，且加強(qiáng)筋的構(gòu)型變化對(duì)板σ殼τ的計(jì)算無(wú)影響同時(shí)較之商業(yè)軟件，本方法可通過(guò)較少的網(wǎng)格獲得較為精確的計(jì)算結(jié)果這對(duì)曲型加筋板σ殼τ的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的幫助
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O342

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳德財(cái);徐元銘;萬(wàn)青;;先進(jìn)復(fù)合材料格柵加筋板的總體穩(wěn)定性分析[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2007年02期

本文編號(hào)：1161217