刚性快轴向冲击圆柱壳动力屈曲的计算机模拟

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流-固冲击载荷作用下圆柱薄壳的动力屈曲研究

关键词：圆柱薄壳；一固冲击载荷；流动力屈曲；本构关系；临界载荷
中图分类号：３７２０４，文献标识码：Ａ
ＳｕｙｏｎｍｉｃｌｇｏｌｒｃｌＳｌｔｄｎＤｙａｃＢｕｋｉｆＣｙｉｎｎｄｉａｈｅｌｓ
ＵｎｅｕｄＳｌｄＩｐｃａｉｇｄｒＦｌｉ－ｏｉｍａｔＬｏｄｎ
ＧＯＮＧａｇｇｉＬＩｑｎＬｉｎ — ｕ，ｉｇ
（ｃｏｌｆｉｌｎｉｅｒｇａｄＡｃｉｃｒ，ａｃａｇＵｉｒｔ，ａｃａｇ３０３，ｈｎ）ＳｈｏｏｖｇｅｉｎｒｈｔｔｅＮｎｈｎｎｖｓｙＮｎｈｎ３０１ＣｉＣｉＥｎｎｅｕｅｉａ
第３２卷第２期
２１００年６月
南昌大学学报（工科版）
ＪｕｎｌｆａｃａｇＵｉｒｔ（ｎｉｅｒｇ＆ＴｃｎｌｙｏｒａｏｎｈｎｎｅｓｙＥｇｅｉＮｖｉｎｎｅｈｏｇ）ｏ
Ｖ０，２．１３Ｎｏ２
Ｊｎ２０ｕ．０１
关系采用增量理论，借助增量数值计算方法对Ｋｒａ —ｏｎｌ运动方程进行求解。结果表明：ａｍｎＤｎｅｌ均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击过程和冲击性态有较大的影响。讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载
荷和临界动力失效载荷的影响。
Байду номын сангаас
Ｋｅｏｄ：ｙｉｄｉａｈｌ；ｕｄｓｌｍｐｃｏｄｎ；ｙａｃｂｃｌｇｃｎｔｕｉｎｅｕｔｎ；ｃｔａｙＷｒｓｃｌｒｃｌｓｅｌｆｉ－ｏｉｉａｔｌａｉｇｄｎｍｉｕｋｉ；ｏｓｉｔｑａｉｓｒｉｌｎｓｌｄｎｔｏｏｉｃ

弹(粘)塑性圆柱壳轴向冲击屈曲的数值模拟

短、曲模态和能量吸收的影响。屈
与实验符合较好。此后ＮＪｅ等对柱壳受轴向．ｏｓｎ
冲击做了一系列的研究，出了动力渐进屈曲（ｙ提Ｄ— ｎｍｃｒｇｅｓｅｂｃｌｇ和塑性动力屈曲（ｙａａｉｐｏｒｓｉｕｋｉ）ｖｎＤｎｍ— ｉｐａｔｕｋｎ）０世纪８ｃｌｓｃｂｃｌｇ。２ｉｉＯ年代以来，国著名我
第一作者简介：赵广臣（９１，，１８一）男研究生。Ｅｍｉｓｄ５８－ａ：ｙ３２＠ｌ
１３ｃｒｏ６．ｏｎ
。通信作者简介：建平（９４）男，雷１５一，教授。研究方向：冲击动力
学
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第８卷第２期２００８年１月１７ —８９２０）－３８０６１１１（０８２０３ —５
科
学
技
术
与
工
程
＠
Ｖｏ．Ｎｏ２Ｊｎ０８１８．ａ．２ｏ
ＳｉｎｅＴｃｎｌｇｎｎｉｅｒｇｃｅｃｅｈｏｏｙａｄＥｇｎｅｉｎ
２０ＳｉＴｃ．ｎｎ．０８ｃｅＥｇｇ塑性圆柱壳轴向冲击屈曲的数值模拟
赵广臣雷建平张善元
（太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所，太原００２３０４）
摘
要
用Ｌ — ＹＡ对不同材料圆柱壳在轴向冲击下的屈曲行为进行了数值模拟，ＳＤＮ分析了材料特性和几何尺寸对轴向缩
学者王仁等在柱壳塑性动力屈曲方面开展了系

轴向冲击载荷作用下弹性圆柱壳横向弯曲动态屈曲

轴向冲击载荷作用下弹性圆柱壳横向弯曲动态屈曲
马建青;徐新生;Lim C.W.;褚洪杰
【期刊名称】《力学学报》
【年(卷),期】2010(042)004
【摘要】研究在轴向冲击载荷下弹性圆柱壳动态屈曲问题.通过构造哈密顿体系,在辛空间中将临界载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题.辛本征解反映了局部的压缩屈曲模态和整体的弯曲屈曲模态,特别是在冲击端为自由支承边界时的特殊屈曲方式.数值结果给出了具体的临界载荷和屈曲模态规律.
【总页数】8页(P702-709)
【作者】马建青;徐新生;Lim C.W.;褚洪杰
【作者单位】大连理工大学工程力学系,工业装备结构分析国家重点实验室,大连,116024;大连理工大学工程力学系,工业装备结构分析国家重点实验室,大
连,116024;香港城市大学建筑系,香港;大连理工大学工程力学系,工业装备结构分析国家重点实验室,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】O343.9
【相关文献】
1.辛方法和弹性圆柱壳在内外压和轴向冲击下的动态屈曲 [J], 徐新生;段政;马源;褚洪杰
2.阶梯圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的屈曲计算分析 [J], 桂夷斐;马建敏
3.弹性介质中受轴向冲击载荷作用的圆柱壳的屈曲临界载荷计算分析 [J], 桂夷斐;马建敏
4.轴向脉冲载荷冲击下弹性圆柱壳动态屈曲中的竹节现象 [J], 马建青;徐新
生;C.W.Lim;孙家斌
5.柱壳在轴向冲击载荷作用下动态塑性屈曲的实验研究 [J], 王国泰;谭惠民;杨欣德因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

轴向冲击载荷下圆柱壳动力屈曲的计算机仿真

ｃｍｂｎｔｎｏｈｓｏｄ．Ｃｍｐｒｄｗｔｔｔｓｂｃｌｇｈｅｅｒｈｏｙａｃｂｃｌｇｏｙｉｄｃｌｓｅｌｎｅｓｔｅｉｒｖｄｏｉａｉｆｔｅｅｌａｓｏａｅｉｓａｉｕｋｉ，ｔｅｒｓａｃｎｄｎｍｉｕｋｉｆｃｌｒａｈｌｅｄｏｂｍｐｏｅ．ｏｈｃｎｎｎｉｓ
的屈曲问题研究一直是应用力学界和结构工程界十分关注的课题，静力屈曲相比，柱壳的动力屈曲问题的研究与圆还不尽完善。文章通过有限元软件ＡＳＳ究圆柱壳轴向冲击下的动力屈曲问题。ＮＹ研
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第２３卷第１ｆ第ｌ０期）期总Ｏ
机械管理开发
ＭＥＣＨＡＮＣＡＬＩＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤ’ ＤＥＶＯＭＥＮＥＬＰＴ
２ｏｏ８年２月
Ｆｂ．ｏ８ｅ２ｏ
Ｖ１３Ｎ．ＳＭＮ．０）ｏ．ｏ１（Ｕｏ１０２
ＴｉｐｐｒｔｎｓｔｋｎａａｙｉｎｄｎｍｉｕｋｉｇｏｙｉｄｃｌｓｅｌｕｄｒａｉｌｍｐｌｉｅｌａｔｈｓａｅｄｍａｅａｎｌｓｓｏｙａｃｂｃｌｆｃｌｒａｈｌｎｅｘａｅｏｎｎｉｓｉｕｓｖｏｄｗｉＡＮＳ．ｈＹＳ
［ｙｗｒｓＣｌｄｃｌｈｌ；ｙａｉｂｃｌｇＢｃｌｇｍｄｓＣｍｕｅｓｕａｉ；ＮＹＫｅｏｄ］ｙｉｒａｓｅｓｏｐｔｉｌｏＡＳＳｎｉｌｎｎｒｍｔｎ

阶梯圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的屈曲计算分析

阶梯圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的屈曲计算分析桂夷斐;马建敏【摘要】The governing equation of a step cylindrical shell's vibration displacements in radial direction under axial impact load was established and solved considering boundary conditions and consistency conditions to obtain its bifurcated conditions of dynamic buckling after stress wave reflecting. The relations among the critical buckling load,the position where the stress wave front reached the step cylindrical shell and the ratio of thickness to radius of the step cylindrical shell were acquired through numerical calculation. The numerical results showed that the axisymmetric buckling of the step cylindrical shell appearing is easier than its non-axisymmetric buckling occurring; the buckling occurring at the fixed end after the stress wave reflected by the fixed end passing through the division surface is harder than that before the reflected stress wave passing through the division surface be,while the buckling occurring at the impacted end is easier; the critical buckling load increases with increase in the ratio of thickness to radius and the ratio of thicknesses; for a step cylindrical shell and a constant thickness cylindrical one with the same mass,the step cylindrical shell's buckling is easier before the stress wave reflected by the fixed end passing through the division surface,while the step cylindrical shell's buckling is harder after the reflected wave passing through the division surface.%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.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】7页(P200-205,228)【关键词】阶梯圆柱壳;轴向冲击;应力波;临界载荷【作者】桂夷斐;马建敏【作者单位】复旦大学航空航天系, 上海 200433;复旦大学航空航天系, 上海200433【正文语种】中文【中图分类】O343.9目前，应用较为广泛的缓冲元件主要是薄壁构件，因其具有良好的吸能特性，在受到冲击载荷的作用时，破坏形式较为稳定，主要通过自身的塑性变形吸收和耗散能量，达到缓冲保护的目的。

轴向冲击载荷下有限长圆柱壳的动态屈曲研究

轴向冲击载荷下有限长圆柱壳的动态屈曲研究作者：刘姝徐慧来源：《中国科技博览》2013年第28期[摘要]本文总结了许多学者的经验和理论，应用屈曲理论，将弹性屈曲和动力屈曲作为重点。

主要讨论了弹性结构一端受轴向冲击载荷作用下的动态屈曲问题，应用应力波传播理论讨论无限长圆柱壳的动态屈曲，以及在有限长情况下应用应力波传播和反射理论研究有限长圆柱壳的屈曲问题。

[关键词]动态屈曲，分叉，弹性圆柱壳，应力波，反射中图分类号:TP31 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0047-02近几十年来,结构的静动力屈曲问题一直是力学工作者极为关注的一个前沿课题.自1960年代起，人们就开始了对动力屈曲问题的研究，研究的内容涉及到杆、板、壳等各类常见结构单元在各种动力载荷作用下的屈曲问题的诸多方面，如屈曲准则的建立，屈曲载荷、屈曲模态、屈曲时间的确定，初缺陷的影响和后屈曲分析等。

然而时至今日，动力屈曲的一系列重要问题仍需要人们进一步的研究探讨。

分叉现象和应力波效应（传播和反射）在圆柱壳动态屈曲中起着重要作用，例如一长度为l的圆柱壳一端受大小为N的轴向冲击载荷的作用，当应力波传到另一端时发生反射，以下只讨论第一次反射，反射波与原波发生叠加因此载荷由N变为2N，并在某点发生分叉现象，利用这一原理求解圆柱壳的临界载荷和屈曲模态，有限长圆柱壳扰动方程为：对于理想壳体在应力波传播和反射过程中，内轴力分布可将壳体分为若干个区，在这些区内轴力被描述为仍然讨论固支情况，由端部条件知在应力波反射后的反射端不妨设为刚性条件，加上在反射波波振面（即在此点发生分叉现象）相容条件有：F是靠近冲击端的扰动方程，F1是靠近反射端的函数，两者分界点就是分叉点，一共分为十五种情况：上述公式的导出是根据对扰动方程的6个求解在冲击端和反射端分别是是不同情况、相同情况时排列组合得出，其中还排除了15种不可能存在的情况。

公式中各个符号的意义与无限长时相同，分叉点两侧的材料性质几何参数完全相同，只是冲击端到分叉点之间的力的大小是分叉点到反射端之间力的一半。

刚性块轴向撞击杆的弹塑性动力屈曲

p0
( 17)
σ ( x, t) =
0 ≤ x ≤ L 1 + cp
ce
-
ρ σ e cp v0
-ρA cpt/M +ρA x /M
+ cp s ce
,
- cp t
L 1 + cp - cp t < x ≤ cp t
ce
-
σ s
1 + cp
, cp t < x ≤ L
ce
( 18)
第 26卷第 4期 2005年 12 月
固体力学学报 ACTA M ECHAN ICA SOL IDA S IN ICA
Vol. 26 No. 4 December 2005
刚性块轴向撞击杆的弹塑性动力屈曲 3
韩志军王景超程国强马宏伟张善元
(太原理工大学应用力学研究所 ,太原 , 030024)
第 4期
韩志军等 : 刚性块轴向撞击杆的弹塑性动力屈曲
·393·
固定端 B C边界上的应力是常量 , CF 边界上的应力是随着应力波传播时间衰减的指数函数 ; 且杆与刚性块的质量比越大 ,应力的衰减就越慢.
通过上述分析 , 因此应力波在杆中的传播过程可表示为
( 1) 0≤t≤L / ce
e + ω( cp/ ce- 1)
ρσcp sv0
1 + cp ce
-
4ω
+
2ωt τ
-
2
e-ω( t- 2τ) /τ
( 13 )
分析式 ( 13)可知 ,当杆长、冲击质量、初速度以及材
料性质满足一定条件时
,
σ N
> 0, 这表明刚性体与杆

中厚圆柱壳在低速轴向冲击作用下的屈曲研究的开题报告

中厚圆柱壳在低速轴向冲击作用下的屈曲研究的开题报告一、背景介绍圆柱壳是一种重要的结构形式，在机械、航空航天、海洋工程等领域中有广泛的应用。

圆柱壳受到轴向冲击会发生屈曲，导致其失稳破坏，因此对圆柱壳的屈曲研究具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在探究中厚圆柱壳在低速轴向冲击作用下的屈曲行为，包括其屈曲模式、屈曲载荷等相关问题，为提高圆柱壳的屈曲稳定性提供理论支持。

三、研究内容1. 基于理论分析和有限元模拟方法建立中厚圆柱壳的数学模型。

2. 利用数值模拟方法研究圆柱壳在低速轴向冲击作用下的屈曲模式并与实验结果进行对比分析。

3. 通过理论计算和数值模拟研究圆柱壳在不同的载荷条件下的屈曲载荷和屈曲位移变化规律。

4. 探究圆柱壳屈曲失稳的机理与相关因素。

四、研究意义该研究可为工程实践中的圆柱壳设计和应用提供理论依据，为提高圆柱壳的屈曲稳定性以及预测其失稳破坏提供可靠的参考，同时为圆柱壳的更深入研究提供新的思路与方向。

五、研究方法本研究将采用理论分析和数值模拟相结合的方法，通过对中厚圆柱壳的理论计算和有限元模拟分析得到圆柱壳在不同载荷下的屈曲模式、屈曲载荷和屈曲位移变化规律，并结合实验数据进行对比分析，进一步探究圆柱壳屈曲失稳的机理。

六、研究预期成果预计本研究将得出中厚圆柱壳在低速轴向冲击作用下的屈曲模式、屈曲载荷和屈曲位移变化规律，并针对圆柱壳屈曲失稳机理和影响因素进行深入分析，为圆柱壳的设计和应用提供理论支持与参考，为圆柱壳的进一步研究提供新的思路与方向。

七、研究基础本研究需要了解材料力学、结构力学等相关理论基础知识，以及有限元分析和计算机数值模拟方面的技术基础。

八、参考文献1. 刘勇. 圆柱壳的屈曲及其失稳分析[D]. 哈尔滨工业大学, 2019.2. 赵宇飞, 雷天祥, 张宏利. 基于ABAQUS的中厚壳体屈曲行为研究[J]. 机械科学与技术, 2017, 36(09): 1326-1331.3. 苏栋, 杨云程. 圆柱壳屈曲失稳研究进展[J]. 航空制造技术, 2019(12): 85-89.。

两种边界条件下圆柱壳轴向冲击屈曲实验研究

第１０卷
第７期
２１００年３月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ０．０Ｎｏ７０ＳｉＴｃ．ｎｎ．０１ｃ．ｅｈＥｇｇ
１７１１（００７１４－６１— ８５２１） — ００７４
ＳｉｃｅｈｏｇｎｎｎｅｎｃｅｅｃｎｌｙｄＥ舀ｅｆｇｎＴｏａｉ
会发生非轴对称屈曲。Ａｍｏｈ３和Ｌｎｂｒ＿的研ｌｒｔ¨ ｉｄｅｇ４
９０４１落锤式冲击试验机，观察了两种边界条件下，试件承受不同速度的冲击载荷作用时产生的屈曲模态，并通过航天工业部７２所生产的５１５型力传感０１
２００９年１９日收到２月国家自然科学基金项目（０７１９资助１７２２）
缘，利用端盖与锤体之间的摩擦力实现约束圆柱壳
端部的转动和位移。自由边界条件下，射端的支反座对圆柱壳轴向位移起约束作用。
第一作者简介：冀健龙（９４）山西太原人，１８一，硕士生，研究方向：冲击动力学。
２．２ｋ。实验中使用的试件长度２＝８ｍ、径７８ｇ８ｍ外
＝
于圆柱壳动力响应的影响，边界条件在工程实际而中对构件是十分重要的影响因素。本文通过实验发现，界条件不同，边圆柱壳在轴向冲击作用下的屈曲模态也不同，有一定的工程实际意义。具

轴压功能梯度材料圆柱壳的弹、塑性屈曲分析

ｓｈｅｌｌｓｍａｄｅｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙｇｒａｄｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＨｕａｎｇＨｕａｉｗｅｉ，ＨａｎＱｉａｎｇ
一～一～～一～一一一一一～～一一～
摘要：功能梯度材料板壳弹性屈曲领域研究已取得许多卓有成效的成果，而弹塑性、塑性屈曲问题的研究却鲜有报道。针对功能梯度材料圆柱壳的弹、塑性屈曲问题，采用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ开展了数值模拟与分析。分析中采用叠层模型，定义材料沿厚度方向的梯度特性，计入材料的物理非线性和前屈曲几何非线性的影响。计算得到弹、塑性功能梯度材料圆柱壳的屈曲临界荷载和变形模式，给出了壳体从弹塑性屈曲到塑性屈曲的转化过程，并对屈曲类型对应的区域进行划分，研究了壳体厚度、细分参数对屈曲临界状态的影响。关键词：功能梯度材料；圆柱壳；弹塑性；屈曲；数值模拟中图分类号：０３４３．９文献标志码：Ａ文章编号：２０９５— ２７８３（２０１４）０５ —０５０２— ０５Ｅｌａｓｔｉｃａｎｄｐｌａｓｔｉｃｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒａｘｉａｌｌｏａｄｅｄｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ
能具有传统复合材料所无法比拟的优越性，是一种极具应用潜力的工程材料［２ｊ。１９９７年，ＦｅＩｄｍａｎ等［３］研究了面内荷载下弹性

屈曲的有限元模拟-蔡宣明

第一章绪论1.1 圆柱壳在工程领域的应用背景及其研究意义圆柱壳由于具有特殊的几何构型和优良的受力性能，使其在许多上许多工业部门和工程领域获得了极其广泛的应用。

充满固体或液体（气体）的圆柱壳更是在工程中承担重要作用，如火箭的固体燃料箱，激光平台的减震基座，垂直电梯的防坠缓冲装置等等。

对其在各种受载条件下的屈曲强度的研究一直是应用力学界和结构工程界长期关心的重要课题之一，尤其是轴向压缩圆往壳屈曲载荷的实验值与线性理论经典结果之间存在极大差异(实验值为理论预测的15%--60% )，大大推动了各种非线性结构稳定理论和屈曲对缺陷敏感性研究的发展。

迄今为止，对于圆柱壳在轴压、均匀外压、扭矩、弯矩等基本荷载以及这些基本载组合作用下的柱壳屈曲问题的研究已经进行了广泛的研究，取得了极其丰富的成果。

但是对于壳内充满颗粒固体介质时的轴压屈曲问题却很少有人问津。

这类问题的研究有着重要的应用前景，它不仅能预测由于屈曲导致的结构失效，而且有可能利用有趣的屈曲模态发展无模具成型工艺。

本章试图对这一领域的若干基本问题、处理方法以及一些主要的成果做一个简要的综述，为后面展开讨论提供一些基础和方便。

首先简要介绍了圆柱壳静态屈曲理论研究的进展，然后着重回顾与我们课题相关的轴向压力和内压联合作用下圆柱壳屈曲己有的研究，总结和评述前人的工作，最后对本文主要工作以及所取得的结果做了概述。

1.2 内空圆柱壳静态屈曲的几个基本问题承受膜力为主的结构当所受载荷达到某一临界值时，若对其施加一微小的扰动，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种平衡状态性质的变化叫做结构丧失稳定，相应的载荷称为临界载荷。

一般说来，结构丧失稳定后的承载能力有时可以增加，有时则减小，这与载荷种类、结构的几何特征等因素有关。

若结构加载到某一临界状态所发生的显著变化，并不是由于材料破坏或软化造成的，则称为结构的屈曲(buckling) 当结构的一种变形形态变得不稳定，而去寻找另一种稳定的变形形态，这种进一步的屈曲现象称为后屈曲(postbuckling).一般，屈曲指结构几何形态的变化，而失稳是指平衡状态性质的变化.近代结构稳定性理论集中研究结构的屈曲形式(分支型屈曲或极值型屈曲)、屈曲模态、后屈曲平衡路径。

确定轴向冲击下薄壁圆柱壳第二临界速度的新方法

ｔｌ＝ｐＬ１＋Ｍ／。／ｏＶ（ｍ）２＂。（）２
设内法向屈曲挠度为Ｗ＝ｔ（ｉｎｘＬ（ｏｍ／）ｓ￣／）ｃｓｙｎｒ）。其中ｒ］ｎ为实验确定的薄壁圆柱管的环向波数，
ｎ为轴向波数。式（）１两边乘以啼对壳体在时间区间［，］０上积分，，将的表达式带入式（）得到不发生１，环向波数为ｍ的非轴对称屈曲的充分条件为ｒｈ［ｍＲ＋（ＴＬ（／）］３ＶｏＬ（／）。ｎｒ）ｍＲ／６ｔ＋／
其中ｏ为平均等效应力，为壳体半径，，ｒ。Ｊ为壳体长［
度，Ｐ为材料密度，为壳体厚度，ｈＥ为线性强化系数，为轴向坐标，为环向弧长坐标，为冲击速度。由全Ｙ部初始动能被塑性功能吸收这一原则，假定壳体冲击端的速度保持不变，得到冲击响应时间的表达式
（．中国工程物理研究院流体物理研究所，１绵阳６１０；２２９０．哈尔滨工业大学，哈尔滨１００）５０１
摘要研究薄壁圆柱壳的动态屈曲模式，有助于构造具有高吸能率的抗冲击结构。根据轴向冲击下的薄壁圆柱
壳存在使其屈曲模式由轴对称转换为非轴对称的第二临界速度，且当冲击速度大于第二临界速度时薄壁圆柱壳的屈曲模
ｒＬ３Ｒ￡ｒ（Ｔ）／６ｏｈ／Ｖ，＞ｏｈｎｒＬ１ ” 。／（）３
分析式（）３发现存在一个临界速度，当冲击速度大于该临界速度时，圆柱壳的屈曲变形模式由轴对称形式转换为非轴对称形式，通常将该速度称为第二临界速度。
很高的实验成本。不过近年来随着计算机的发展，有限元仿真技术得到广泛应用，它既克服了理论分析难度大的缺点，又解决了实验研究带来的条件苛刻、成本高等问题，为这一问题的解决提供了一定可能性。本文正是基于上述研究现状，根据轴向冲击下薄壁圆柱壳的屈曲变形过程实际上为其塑性吸能的过程这一理论基础，将有限元模型的数值仿真和实验相结合，提出了一条提高实验效率从而降低实验成本的有效途径。其基本思想是依据能量原理，通过有限元计算模拟“ 验一修正一实验” 实这样一个迭代重复过程，步确定第二临界速度。本文称该方法为 “ 初能量迭代法” 。在设计薄壁圆柱壳的动力屈曲结构时，该方法和实验相结合，可有效地减少试验次数，降低实验成本。

充满水的金属圆柱壳经受轴向撞击时屈曲过程的实验研究

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第１期
雷建平等：满水的金属圆柱壳经受轴向撞击时届曲过程的实验研究充
４３
２实验装置、量系统及试件几何物理参数测
在本试验中．击载荷由落锤式冲击加载试验机提供．采用锤体的质量为２ｋ冲所８ｇ和５ｋ２ｇ
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第１７卷
第】期
实
验
力
学
Ｖｌ１Ｎｏ１７Ｍａｒ．２００２
２０年３月Ｏ２
Ｊ）（ＵＲＮＡＩＯＦＸＰＥＭＥＦＲＩＮＴＡＬＭＩ－￣７１ＡＮＩ（
文章编号：０８８２０）１（２００１４８（０２０一）・６ｃ
两种．过调整落锤高度可以获得所需的各级冲击速度，不同的冲击速度下，以观察到试通在可件相应的屈曲模态．验开始时．圆柱壳试件内预先充满水，件两端通过特制的紧箍环固试在试定在装有传感器的底板凸缘上，壳端涂上环氧树脂，证密封．避免传感器在碰撞过程中在保为受损．底板上又设置了两个保护盖．体的内压由固定在试件两端盖板上的Ｃ－Ｄ２５石在液ＹＹ－０英压力传感器来测定，放置力传感器以测量冲击力的变化．１为试验装置和测量系统的实并图物照片．２给出了传感器与试件关系的示０００１ｌ｝修订日期：３０１１７ｏ２０８基金项目：国家自然科学基盘（准：０７０６和山西省归国留学人员基盘（准号：００２）助项目批１０２３）批２０．６资作者简介：甫建平（９４）副教授．主要研究领域：傩力学冲击动力学及结构动力行为１一．５固

金属圆柱壳受大质量低速冲击的屈曲变形

的实验验证及研究。
本文中，对钢、铜质圆柱壳进行轴向冲击实验，得到不同的屈陆模态及冲击力时程曲线。实验显示，像铜这样的具有高密度的韧性材料，在并不高的冲击速度下出现塑性动力屈曲现象。为Ｄ．Ｋａｒａｇｉｏｚｏ —
第３５卷第２期２
与
冲
击
Ｖ０Ｉ＿３５，ＮＯ．２
Ｍａｒ．。２Ｏ１５
ＥＸＰＬＯＳＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫＷＡＶＥＳ
金属圆柱壳受大质量低速冲击的屈曲变形
路国运，段晨灏，雷建平，韩志军，张善元
曲和非轴对称非均匀屈曲。如上所述，圆柱壳冲击屈曲对各种条件的敏感性使问题非常复杂，仍有许多
问题未能得到合理的解决。对于如何区分或在什么条件下产生动力累进屈曲还是动力塑性屈曲，目前仍未能有明晰的界定方式。Ｄ．Ｋａｒａｇｉｏｚｏｖａ等［８和路国运等在讨论中，均指出了冲击速度并不是出现塑性动力屈曲的必要条件，在适当的参数下低速冲击亦会出现塑性动屈曲现象，这个观点有待进一步
（太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室，山西太原０３００２４）
摘要：对钢质和铜质金属圆柱壳的轴向冲击动力响应进行了实验研究，记录了两种不同材料圆柱壳在大质量低速冲击下的冲击力时程曲线，得到其屈曲模态。采用高速摄像及模拟技术给出了钢质圆柱壳渐进屈曲

两端自由圆柱壳受局部横向冲击瞬态响应的一个近似级数解

两端自由圆柱壳受局部横向冲击瞬态响应的一个近似级数解陆赛华;钟宏志
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2004(21)6
【摘要】研究两端自由圆柱薄壳受横向局部冲击作用下的瞬态响应。

采用基于Kirchhoff-Love 假设的薄壳理论,用双富立叶级数表示柱坐标下三个位移分量,得到一个近似级数解。

计算了柱壳受短时突加荷载作用下的位移和内力响应并与大型有限元软件 ABAQUS 的计算结果进行了比较,证明了本级数解的有效性。

【总页数】7页(P65-71)
【关键词】瞬态响应;圆柱壳;横向冲击;Kirchhoff-Love假设;Laplace变换
【作者】陆赛华;钟宏志
【作者单位】清华大学土木工程系
【正文语种】中文
【中图分类】O326
【相关文献】
1.分析小型水下圆柱壳结构冲击响应的一种近似方法 [J], 万泉;蒋伟康;黄慧珠;毛逸尘;陈红;赵治平
2.受径向冲击载荷圆柱壳瞬态响应的收敛性分析和比较研究 [J], 李学斌
3.自由圆柱壳受冲击载荷作用的动力响应仿真分析 [J], 路国运;雷建平
4.两端简支圆柱壳在径向冲击下的动力响应分析 [J], 黄承义;郑陆嘉
5.受横向冲击波作用的圆柱壳动态响应的分析与计算 [J], 聂国华
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圆柱壳的轴向动力屈曲、参数共振与混沌运动

使其在航空、天、器和核电等重要工业部门和工程航兵
领域有着极其广泛的应用。圆柱壳是柔韧的轻型结构元件，在各类受载条件下的稳定性问题一直是一个它十分活跃的研究领域。近年来动力载荷作用下的结构稳定性越来越受到重视，在军事上和民用上都有着它广泛的应用背景，机翼的震颤、如弹体冲击靶板，通交
曲过程中的复杂现象，为该类问题的研究注入了新的
力）。如果ｔ＝０时经受法向初始扰动（始位移或初初始速度）主要关心ｔ，＞０后的运动性状，此首先给出为圆柱壳横向运动方程：
Ｄ７２Ｖｐｗ一
１１轴向动力屈曲．
车辆相撞、电站的防护等都涉及到动态屈曲问题。核
根据载荷性质的不同，态屈曲可分为振动屈曲（ｉ动Ｖ—
ｂａｉｕｋｉｇ和冲击屈曲（ｕｓｕｋｉｇ ¨ ，者ｒｔｎｂｃｌ）ｏｎＰｌｂｃｌ）前ｅｎ
内位移是小的，向挠度Ｗ和厚度ｈ同阶，法Ｗ导数的平方与应变同阶，由此引入了非线性的应变一位移关系。
偏导，Ｄ＝
为如下形式：
为壳壁的弯曲刚度。取解和
这个方程相对简单，使用方便，本文将在这种模型中引
，
＋ｐ＝０＾

弹性圆柱壳轴向冲击屈曲数值模拟

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22结果分析由以上的结果可以看出，从以上的数值模拟可以得出以下结论： 1) 圆柱壳在初始阶段先发生轴对称屈曲，随着冲击的持续某些圆柱壳转化为非轴对称屈曲。 2) 圆柱壳所加载荷虽小于其屈服极限，经过应力波的多次反射之后其轴向应力可能超过其屈服极限。 3) 圆柱壳屈曲半波长，与其半径有关，而与其加载条件无关。
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与理论值5 ．9 3mm很接近。
图4 SA2的洳抬掏型删辘0 7ms时刻的屈曲艇态
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2弹性屈曲数值模拟与结果分析