本文關鍵詞：曲型加筋板、殼結構的建模方法與分析研究

  更多相關文章： 曲型加筋板 曲型加筋淺殼 曲型加筋圓柱殼 靜態(tài)變形 自由振動 屈曲 幾何非線性

【摘要】：本文建立了曲型加筋板殼結構的理論分析模型，并提出了高效的分析計算方法，研究了加筋板殼結構的靜力學動力學特性通過大量的算例，驗證了方法的正確性，并對影響結構靜力學和動力學性能的因素進行了考察本文的工作主要有以下幾個方面： 1τ首先回顧了加筋板殼結構的理論模型及其各自特點；其次介紹了梁板殼理論；接著對加筋板殼結構的靜力學分析自由振動分析屈曲分析的研究背景做了詳細的闡述；之后介紹了曲型加筋板殼的概念提出及其研究背景；最后簡述了本文的主要研究內(nèi)容 2τ采用有限單元法對曲型加筋板的靜態(tài)變形自由振動屈曲及面內(nèi)載荷作用下的自由振動進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在板中任意位置且無需共節(jié)點通過引入筋板插值函數(shù)矩陣，解決了筋板自由度的耦合問題在對曲型加筋板的靜態(tài)變形分析中，考察了邊界條件加強筋的偏心性及鋪設方式對結構變形的影響；在自由振動分析中，首先考察了采取不同筋板單元數(shù)目對自然頻率的影響，確定了最優(yōu)的單元數(shù)量；其次發(fā)現(xiàn)了加強筋的偏心性可使結構的某階模態(tài)振型發(fā)生轉移；最后考察了等質量條件下，不同筋板質量配比對結構自然頻率的影響，發(fā)現(xiàn)當板厚減少到某一程度，不同加強筋截面形狀對結構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分析中，考察了壓縮載荷和拉伸載荷兩種情況數(shù)值結果表明，在壓縮載荷下，結構的頻率參數(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；而且對于不同的加載方式，該關系的非線性程度也有所不同；在拉伸載荷作用下，該關系基本保持為線性 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的自然頻率基于Total拉格朗日方法，推導了曲型加筋板的切線剛度矩陣，其中考慮了加強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果與有限元軟件及參考文獻結果進行了對比，證明本方法的正確性 4τ研究了曲型加筋淺殼結構的建模及自由振動分別基于Mindlin-Reissner淺殼理論和基于Frenet標架下的三維曲梁理論，建立了曲型加筋淺殼的應變能和動能方程加強筋可以鋪設在殼體任意位置，筋和殼位移自由度的耦合采取筋的插值函數(shù)及其接觸處的坐標轉換實現(xiàn)基于Ritz法，采取三角函數(shù)多項式為位移試函數(shù)，通過最小勢能原理，得到了曲型加筋淺殼的自由振動方程通過算例，研究了加筋殼的邊界條件加強筋的鋪設類型和幾何參數(shù)對結構自然頻率和模態(tài)振型的影響同時通過與文獻及Nastran結果的對比驗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基于Darboux標架，建立了表征加強筋切線方向測地方向法線方向的局部坐標系，該坐標系下加強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筋隨路徑的扭曲，更貼近真實情況曲型加強筋的法曲率測地曲率可精確描述其幾何構型推導了結構的能量方程，并采用有限單元法進行自由振動問題的求解分別考察了不同加筋結構的自然頻率和模態(tài)振型，驗證了本建模方法的正確性 綜上所示，在本文對曲型加筋板殼建模方法及靜力學動力學分析中，加強筋可以鋪設在板σ殼τ中任意位置，且加強筋的構型變化對板σ殼τ的計算無影響同時較之商業(yè)軟件，本方法可通過較少的網(wǎng)格獲得較為精確的計算結果這對曲型加筋板σ殼τ的優(yōu)化設計具有一定的幫助
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O342

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳德財;徐元銘;萬青;;先進復合材料格柵加筋板的總體穩(wěn)定性分析[J];復合材料學報;2007年02期

本文編號：1161217