壳体力学
壳体受力研究报告
壳体受力研究报告目前世界上有很多薄壳建筑，比较著名的有人民大会堂、北京火车站、悉尼歌剧院、巴黎工业展览馆等。
但是薄壳建筑运用什么原理呢？薄壳就是利用了壳结龟构原理，由于这种结构的拱形曲面可以抵消外力的作用，结构更加坚固。
龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。
虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。
建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。
这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。
薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。
一、壳体结构受力分析：壳体结构：通常是指层状的结构。
壳体结构的受力特点：外力作用在结构体的表面上。
（通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散）举例：头盔，汽车飞机外壳、饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、鸡蛋、核桃、瓜子、西瓜、锅碗瓢盆……等。
做试验：①把3只瓶盖以三角形摆放在桌面上，将鸡蛋分别立于瓶盖上；②在鸡蛋上盖上另外的三只瓶盖，把硬纸板放在上面；③轻轻地将重物压在硬纸板上。
结论：易碎的鸡蛋承受住了重物的压力没有被压碎。
原理：鸡蛋是壳体结构，受到压力被均匀分散到蛋壳的表面。
乌龟的外壳也属于壳体结构，它能承受较大的压力，保护身体不受损坏二、壳体结构在生活中的应用现象一：建筑工人在进入工地时总是被要求戴上安全帽，通常被配备于施工或采矿时工人。
用以防护头部，免受坠落的物件伤害。
一般用柳条、藤芯或塑料制成。
原理：当作业人员头部受到坠落物的冲击时，利用安全帽帽壳、帽衬在瞬间先将冲击力分解到头盖骨的整个面积上，然后利用安全帽各部位缓冲结构的弹性变形、塑性变形和允许的结构破坏将大部分冲击力吸收，使最后作用到人员头部的冲击力降低到4900N以下，从而起到保护作业人员的头部的作用。
安全帽的帽壳材料对安全帽整体抗击性能起重要的作用。
现象二：当出现交通事故时，摩托车手带上头盔可以有效避免外力对头骨的撞击。
原理：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力，这样就起到了保护摩托车手安全的目的。
不同工况下采煤机摇臂壳体静力学的分析
引言采煤机是进行煤矿综采的重要设备，我国有大量的煤矿采用采煤机进行自动化作业，采煤机工作的稳定性对我国煤炭开采的效率和产量均具有重要的影响。
由于采煤机在井下作业环境的复杂性，对于采煤机的设计使用往往采用较大的冗余度来保证采煤机的可靠性，这种方式容易造成采煤机的结构过于笨重，造成了采煤机生产成本的增加及资源的浪费[1]。
随着计算机技术的不断发展，采用CAE 技术进行采煤机等各类采煤机械的设计成为主流。
采用CAE 技术对采煤机的结构进行仿真分析，可以提高采煤机设计的稳定性，同时，针对采煤机的结构进行特定的分析，可以优化采煤机的结构，避免资源的浪费，降低采煤机的制造成本。
1采煤机摇臂壳体的建模采煤机进行作业时，由摇臂和滚筒组成截割机构，截割机构通过滚筒的旋转实现对煤层的切割，而摇臂依据煤层的不同对滚筒的位置进行调节，改变滚筒的姿态，最大程度地提升截割的效率。
采煤机摇臂对滚筒的调节通过安装在摇臂壳体上的减速器及传动机构实现，摇臂壳体作为主要的承载部件，同时对减速器、传动系统及密封件等进行支撑。
摇臂壳体的性能对于摇臂的调节作用具有重要的影响[2]，是采煤机的关键零部件，并且由于壳体的承载较大，是采煤机的易损零部件，因此，在设计过程中，对于摇臂壳体常采用较大的安全系数来保证壳体的稳定性。
由于采煤机摇臂壳体的结构对采煤机截割机构的截割效率及性能具有重要的影响，因此，对于摇臂壳体的受力进行仿真分析[3]，并对壳体的结构进行优化设计十分必要。
摇臂壳体采用主体和板件焊接而成，对壳体的结构进行建模分析，由于摇臂壳体的结构较为复杂，在建模过程中，要对壳体的结构进行一定的简化。
由于焊缝处的强度和板件一致，在建模过程中，忽略焊缝的影响，并对于壳体的细小结构进行简化处理，采用SolidWorks 进行壳体三维模型的建立，得到摇臂壳体的模型如图1所示。
建立摇臂壳体的三维模型之后，将其导入到有限元分析软件ANSYS Workbench 中进行静力学分析。
内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析
内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析汇报人：日期:•引言•壳体结构概述•内爆加载下壳体的力学状态分析•外爆加载下壳体的力学状态分析•内爆与外爆加载下壳体的力学状态比较目•结论与展望录引言01内爆与外爆加载是工程中常见的壳体承载形式，如核反应堆、压力容器等关键设备的破坏模式对安全性具有重要影响。
探究内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式有助于揭示壳体结构在冲击作用下的失效机理，为工程实践提供理论支持。
研究背景与意义目的分析内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式，比较两种加载方式下壳体结构的响应差异，为优化设计和提高设备安全性提供依据。
方法采用数值模拟和实验研究相结合的方法，建立内爆与外爆加载的有限元模型，分析壳体在冲击作用下的应力分布、变形特征和破坏模式。
同时，进行实验验证，以增强研究的可靠性和实用性。
研究目的和方法壳体结构概述0203扁平壳体具有较大的承载能力，常用于建筑、交通运输等领域。
壳体结构的类型和特点01球形壳体具有曲面形状，能够均匀地分散内部压力，常用于航空航天、化工等领域。
02圆柱形壳体具有直筒形状，易于加工和制造，常用于石油化工、食品加工等领域。
壳体在外部载荷作用下产生弹性变形，其力学性能主要取决于材料的弹性模量和泊松比。
壳体结构的力学性能弹性力学性能当外部载荷达到一定值时，壳体将发生塑性变形，其力学性能主要取决于材料的屈服强度和抗拉强度。
塑性力学性能壳体在外部载荷作用下可能发生断裂，其力学性能主要取决于材料的断裂韧性和疲劳寿命。
断裂力学性能壳体在外部压力作用下发生屈曲变形，导致结构失稳。
屈曲破坏壳体在过载条件下发生压缩破坏，导致结构失效。
压缩破坏壳体在过载条件下发生拉伸破坏，导致结构失效。
拉伸破坏壳体在交变载荷作用下发生疲劳破坏，导致结构失效。
疲劳破坏壳体结构的破坏模式内爆加载下壳体的力学状态分析03内爆加载是指物体内部发生爆炸并向外释放能量的过程。
内爆加载具有瞬时性、高能量释放和高压等特点。
圆盘与壳体的力学分析压力应力与变形分析
圆盘与壳体的力学分析压力应力与变形分析圆盘和壳体是机械工程中常见的结构元件，其力学分析对于设计和优化工程结构至关重要。
本文将对圆盘和壳体的力学特性进行分析，包括压力应力与变形分析，为工程设计提供参考。
1. 圆盘的力学分析圆盘是指直径相对于厚度较大的薄圆形结构。
在分析圆盘的力学特性时，需要考虑其受力情况，包括边界条件和受载方式等。
1.1 压力与应力分析圆盘受到的压力作用会引起内部的应力分布。
根据基本力学理论，圆盘在垂直于其平面的方向上将产生径向应力和轴向应力。
而在圆盘平面上，则存在剪切应力。
1.2 圆盘的变形分析受到压力的作用，圆盘会产生各种形式的变形。
其中最常见的是圆盘的弯曲变形。
根据弯曲理论，圆盘在受力的边缘位置最大，而中心位置变形较小。
2. 壳体的力学分析壳体是指外形封闭，形状几何复杂的薄壁结构。
壳体力学分析是机械工程中的一项重要内容，需要考虑其受力情况和变形特性。
2.1 压力与应力分析壳体受到的压力作用会引起内部的应力分布。
根据壳体理论，壳体的压力应力分布是非均匀的，主要集中在几何形状的曲率较大的区域。
2.2 壳体的变形分析壳体在受到力的作用下会产生各种类型的变形，如弯曲、扭转和膨胀等。
这些变形会影响工程结构的稳定性和工作性能，需要通过分析来评估其可靠性。
3. 力学分析的应用圆盘和壳体的力学分析在工程设计中具有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用例子：3.1 圆盘的应用圆盘的力学分析可应用于飞机、汽车制动系统等领域。
分析圆盘的应力分布和变形情况，可以优化结构设计，提高其承载能力和使用寿命。
3.2 壳体的应用壳体力学分析在船舶、高压容器等领域具有重要作用。
通过分析壳体的应力和变形情况，可以确保工程结构的安全可靠，避免发生破裂和泄漏等事故。
4. 结论圆盘和壳体的力学分析对于工程设计和优化具有重要意义。
通过分析其压力应力与变形情况，可以评估结构的安全性和工作性能。
在实际应用中，需要根据具体的项目需求，选择适当的理论模型和分析方法，以确保工程结构的可靠性和经济性。
壳体理论
第二章壳体结构的弹性理论在壳体理论中，采用的计算假定为：（1）垂直于中面仿效的线应变可以不计。
（2）中面的法线保持为直线，而且中面法线及其垂直线段之间的直角保持不变，也就是该二方向的切应变为零。
与中面平行的截面上的正应力（即挤压应力）远小于其垂直面上的正应力，因而它对形变的影响可以忽略不计。
（4）体力及面力均可化为作用于中面的荷载。
如果壳体的厚度δ远小于壳体中面的最小曲率半径R，因而比值⁄是很小的数值，这个壳体就称为薄壳。
反之，它就称为厚壳。
对δR于薄壳，可以在壳体的基本方程和边界条件中略去某些很小的量，使得这些基本方程可能在边界条件下求解，从而得到一些近似的、但在⁄常在工程上应用已经够精确的解答。
在实际工商中，薄壳的比值δR0.02以下。
对于薄壳来说，基本方程有17个：6个几何方程，6个物理方程，5个平衡微分方程。
2.1.曲线坐标与正交曲线坐标建立壳体的一般理论，须借助于弹性力学空间问题在一般正交曲线坐标中的几何方程。
直角坐标x、y、z与参数α、β、γ有函数关系x=f1（α，β，γ）,}y=f2（α，β，γ）,x=f3（α，β，γ）,当α坐标改变时，α线的弧长增长量d s与α坐标的增量dα这两者之1间的比值，它称为α方向的梅拉系数。
同样，再在β方向和γ方向用d s2及d s3分别代表弧长及，总共可以得到三个关系式d s1=H1dα, d s1=H1dα, d s1=H1dα,其中的梅拉系数是H1=[(∂x∂α)2+(∂y∂α)2+(∂z∂α)2]12,H2=[(∂x∂β)2+(∂y∂β)2+(∂z∂β)2]12,H3=[(∂x∂γ)2+(∂y∂γ)2+(∂z∂γ)2]12,}只用正交曲线坐标时，三个梅拉系数H1、H2、H3作为α、β、γ的函数，具有如下的六个关系：1 H12∂H2∂α∂H3∂α+∂∂β(1H2∂H3∂β)+∂∂γ(1H3∂H2∂γ)=0，1 H22∂H3∂β∂H1∂β+∂∂γ(1H3∂H1∂γ)+∂∂α(1H1∂H3∂α)=0，1 H32∂H1∂γ∂H2∂γ+∂∂α(1H1∂H2∂α)+∂∂β(1H2∂H1∂β)=0，}∂2H1∂β∂γ−1H2∂H1∂β∂H2∂γ−1H3∂H1∂γ∂H3∂β=0,∂2H2∂γ∂α−1H3∂H2∂γ∂H3∂α−1H1∂H2∂α∂H1∂γ=0,∂2H3∂α∂β−1H1∂H3∂α∂H1∂β−1H2∂H3∂β∂H2∂α=0,}2.2.正交曲线坐标中的弹性力学几何方程在空间正交曲线坐标中，弹性体内任意一点Ρ的位移在α、β、γ三个坐标方向的分量，分别用u1、u2、u3表示，沿坐标方向的线应变用e1、e2、e3表示，切应变用e23、e31、e12表示。
功能梯度壳体力学的一般理论
动分析只是规则 的圆柱壳和球壳 ， 其重要原 因之一 是 尚未 建立 起适 合 于任 意形状 功能 梯度 壳体 的一 般
维普资讯
２０ ０ ８年 第 ２期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
７
功 能梯 度 壳体 力学 的 一般 理 论
曹志远 日， 心
（ 同济大学航空航 天与力学学 院，上海 ２０ ９ ） ０ ０ ２
摘要 ：本 文针对任 意形状功 能梯度材料 壳体结构 ， 从一般性 壳体 曲面理 论 出发 ， 出相 应几何 方程 、 给 平衡 方程 ， 物理方 在 程 中引入 沿壳体厚度 的材料性 能梯度 分布 ， 建立起膜 弯耦联的功 能梯度 壳体 的一般性基 本方程 与边界条件 、 始条件 ， 初 可作 为 各种功 能梯度 壳体 力学分析 的理论基 础。 关键 词 ：功能梯度 材料 ；壳体 ；膜弯耦联 ；基本方程 ；一般理论 中图分类号 ：Ｔ ３ Ｂ０ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ０ ９ （０ ８ ２— ０７— ６ ０ ３— ９ ９ ２ ０ ）０ ０ ０ ０
对 于 任 意 形 状 的
一
功 能梯 度材料 的设 计理 念 是 日本 科学 家 于上 世
纪八十年代首先提 出来 的。后来 ， 这一概念逐渐被 应 用 于其 它 功 能 材 料 的构 思 与 研 究 中 ， 航 天 、 在 能
源、 电子 、 学 、 学 和生 物 医学 工 程 等 重要 领 域 得 光 化
半径 为 Ｒ 、ｅ 。对 应 主 曲率 的 两根 曲线 在 该 点 的 Ｒ ）
建筑物的三种基本力学结构
建筑物的三种基本力学结构建筑物是人们需要生活和工作的空间。
为了保证建筑物的耐久性和安全性，建筑师需要了解建筑物的最基本的力学结构，包括悬挂结构、框架结构和壳体结构。
这三种结构各有优缺点，都有不同的应用领域。
一、悬挂结构悬挂结构是指建筑物的顶部悬挂在高空的支撑物上，借助支撑物的力量来支撑整个建筑物。
著名的悬挂结构建筑包括法国的埃菲尔铁塔和美国的金门大桥。
悬挂结构的特点是轻便、灵活，造价相对较低，所以在高山、峡谷等地形复杂的地方使用较为广泛。
悬挂结构的缺点是对支撑物有较高的要求，建筑物所在位置的支撑物必须能承受建筑物的重量和风、地震等自然力的影响。
此外，悬挂结构建筑的内部空间相对较小，难以建造大型建筑。
因此，悬挂结构通常用于桥梁、高塔等具有纪念意义的建筑物。
二、框架结构框架结构是指建筑物框架承受建筑本身和外部载荷的作用力，从而支撑建筑物的一种力学结构。
框架结构的建筑物较为稳定和牢固，适用于高层建筑和厂房等大体积的建筑。
钢结构和混凝土结构都是常见的框架结构材料。
框架结构的缺点是框架之间的交接处容易发生疲劳裂纹和锈蚀等问题，对建筑物的寿命和安全会产生影响。
此外，在建造大型框架建筑时需要使用大量的钢材或混凝土，造价较高。
三、壳体结构壳体结构是指建筑物的外层形成一个弯曲的表面，使建筑物本身成为一个有力的整体。
例如，北京鸟巢体育场和中国西安大雁塔都采用了壳体结构。
壳体结构的建筑物看起来美观大气、层次分明，较为稳定，适用于大型建筑、体育场馆和机场厅等。
壳体结构的缺点是制造和施工都较为困难，对材料和工艺要求严格。
此外，在壳体结构的设计中难以预测和控制建筑物的荷载分布，需要进行较为复杂的计算。
结论以上三种基本的力学结构各有优缺点，适用的地方也不同。
悬挂结构适用于地形复杂的地方，框架结构适用于高层建筑和大型厂房，壳体结构适用于大型建筑和室内场馆。
建筑师可以根据所处环境和建筑物的用途，选择最合适的力学结构，保障建筑物的耐久性和安全性。
板壳力学发展历程
板壳力学发展历程引言在机械工程领域，板壳力学是一门研究薄壁结构变形与应力分析的学科。
板壳力学的发展历程可以追溯到19世纪末和20世纪初，当时研究者开始对船舶、飞机等结构中的薄板和壳体进行研究。
本文将全面、详细地探讨板壳力学的发展历程和主要里程碑。
一、早期研究1.1 古希腊的发展古希腊时期的数学家和工程师对板壳的力学特性有了初步的认识。
最为著名的是阿基米德的原理，他发现了浸泡在液体中的物体所受到的浮力与被替代液体的体积相等。
1.2 雅克布·贝努里和丹尼尔·贝努里18世纪的瑞士物理学家雅克布·贝努里和他的儿子丹尼尔·贝努里在力学研究方面取得了突破。
他们基于弹性理论和静力平衡方程，提出了贝努里方程用于分析弯曲板和壳体的变形和应力分布。
这些方程对后来板壳力学的发展产生了深远影响。
二、板壳理论的建立2.1 圣维南特19世纪初的法国工程师安托万·圣维南特是板壳理论的奠基人之一。
他是第一个提出板壳可被看作是三维实体的数学模型的人，从而使得板壳力学得以与实际工程问题联系起来。
2.2 伦扎格奥地利工程师欧古斯特·伦扎格在19世纪中叶进一步发展了板壳力学理论。
他提出了一套完整的方程组用于解决板壳的各种变形和应力问题，并用这些方程解释了许多实际工程结构的性能。
2.3 其他贡献者除了圣维南特和伦扎格，还有许多研究者对板壳力学的发展做出了重要贡献。
例如，威廉·兰谢斯特和瑞典工程师维尔诺·伊尔库在建立了板壳非线性理论方面做出了重要创新。
三、数值方法的出现3.1 有限元方法有限元方法是20世纪60年代提出的一种数值计算方法，它在解决复杂的板壳问题上具有重要的应用价值。
有限元方法通过将结构离散成许多小的单元，并在每个单元上近似计算各种物理量，从而得到结构的变形和应力分布。
3.2 边界元方法边界元方法也是一种常用的数值计算方法，它将结构的边界作为关键参数，通过求解边界上的积分方程得到结构的力学性质。
关于D39壳体本体力学性能的分析报告
关于D39壳体本体力学性能的分析报告本月19日开始D39壳体开始在铸三生产，作业模式是潮模手工方式。
鉴于前一阶段D39在别的车间生产总是出现本体力学性能不达标的情况，于是和车间领导进行沟通，决定在铸三车间边生产边试验，取得了较好的试验结果。
一、以往数据分析从力学实验室查阅以往的力学实验报告，D39本体一次取两根试棒，试验结果主要是延伸率不合格，两根试棒同时试验合格的次数很少。
对于其他一些QT500-7产品，也存在延伸率不合格的问题。
从化学成分分析，目前公司的QT500-7基本都加入铜，含铜量基本在0.45-0.55%之间，锰量基本在0.3-0.4%之间，硅量基本在2.6-2.8%之间，按这样的化学成分生产QT500-7壳体类铸件，理论上说基本应该合格。
即使出现不合格，如果是抗拉不合格，那么应该是抗拉稍低导致延伸率偏高；如果是延伸率不合格，那么应该是抗拉偏高导致延伸率低下。
从造型工艺分析，如果造型工艺合理，那么出现的不合格现象应该是上述的那两种情况居多。
如果是造型工艺不合理，则容易出现下列两种情况：一是抗拉、延伸都不达标，甚至很低；二是抗拉合格，也不是很高，但延伸率不合格，而D39就特别容易出现这种情况。
浇注过程的影响，主要是浇注温度，一般正常浇注温度1320-1360℃即可，浇注温度过低容易导致珠光体偏高，使得延伸下降。
根据上述分析，排除球化不良等因素后，我们可以得出如下结论：D39本体力学性能不合格主要原因是造型工艺问题，即本体组织存在微观缩松。
二、铸三生产试验情况根据上述分析，我们针对本体试棒断裂位置，以及冒口补缩情况，对模板现用工艺进行了仔细分析，认为主要是对本体取样部位的补缩不足造成力学性能不合格。
本试验总共进行了五次，现将有关数据列表如下：其实我们所采取的措施特别的简单，只是把冒口用手工人为挖大，把冒口径适当放大。
6月19日是第一次生产，我们没有采取人为挖大的措施，只是想验证一下我们的分析，结果是一根试棒合格，另一根试棒不合格，从20日起，都采取这样的措施。
核电厂控制棒驱动组件耐压壳检验技术研究
核电厂控制棒驱动组件耐压壳检验技术研究核电厂控制棒驱动组件是核电站重要的核子装置之一，其在核反应堆堆芯中起到关键的控制作用。
控制棒驱动组件的耐压壳是控制棒的重要组成部分，承担着隔离、保护控制棒尾部的作用。
因此，控制棒驱动组件耐压壳的质量对于核电站的安全运行至关重要。
为确保控制棒驱动组件耐压壳的质量，需要进行严格的质量检验。
本文主要对核电厂控制棒驱动组件耐压壳的检验技术进行了研究。
控制棒驱动组件耐压壳的质量检验包括外观检验、尺寸检验、壳体力学性能检验和氦气泄漏检验。
1.外观检验外观检验主要是对耐压壳的表面检查，包括检查耐压壳有无明显的裂纹、凹陷、气泡、夹杂、孔洞，以及焊缝是否平整等。
2.尺寸检验尺寸检验是包括对耐压壳的内径、壁厚、壳体长度、端面的垂直度等尺寸进行测量，以保证控制棒驱动组件耐压壳的尺寸是符合要求的。
3.壳体力学性能检验壳体力学性能检验是根据耐压壳所受的额定压力值，进行相应的力学性能检验，如抗压强度、抗拉强度、弹性模量和中性轴偏移量等。
4.氦气泄漏检验氦气泄漏检验是采用氦气检漏仪对壳体进行检测，以检测壳体内部是否存在孔洞、气泡等缺陷。
外观检验技术是对耐压壳表面缺陷的检测，可采用目视检测、放大镜检查及影像检测等方法。
目视检测利用肉眼对耐压壳的表面进行查看，目视检测判别的缺陷是比较粗略的，机构观察者的脸盆不确定性较大。
放大镜检查相对于目视检测，其具有比目视检测更高的精度和可重复性，常常在需要检测较小的尺寸和缺陷的情况下使用，一般使用镜头放大10倍到50倍。
影像检测技术是集电缩短、光学成像、数字图像处理于一体的检测技术，是一种高精度、高效率的缺陷检测手段。
尺寸检验技术需要采用精确测量方法，如：机械式量规、滑动卡尺、皮卡尺、塞尺等。
壳体力学性能检验技术是对耐压壳所承载的压力及力学质量的检测，常见的技术方法有破断试验、压力脉动试验、仿真分析法等。
氦气泄漏检验技术是基于气体力学原理，通过检测氦气在耐压壳内部泄漏的后再检测氦气的传递，以检测耐压壳的气密性能。
壳体强度试验操作方法
壳体强度试验操作方法
壳体强度试验是一种常用的材料力学试验方法，用于评估材料的强度及其在不同应力条件下的变化情况。
以下是壳体强度试验的操作方法：
1. 准备工作：根据试验需要选择合适的壳体样品，并清洁表面以确保无杂质存在。
2. 定义试验参数：根据试验目的，确定所需的试验参数，如应力范围、应变速率等。
3. 安装样品：将壳体样品安装在试验设备上，在确保样品平整且与夹具接触良好的情况下进行固定。
4. 设置试验条件：根据试验参数设置试验机的工作模式，包括加载速度、加载方式（静态或动态）等。
5. 进行试验：根据试验机的设定，应用力或应变加载到壳体样品上，直到观察到破坏或达到试验的终点。
6. 记录数据：在试验过程中，记录试验仪器的读数，如应力、应变、负载等。
同时，可以记录壳体样品的外观变化和破坏形态。
7. 分析结果：根据记录的数据，计算壳体样品的强度指标，如极限强度、屈服强度等。
根据测试结果，评估材料的性能和耐力。
8. 清理和维护：试验结束后，及时清理试验设备，保养好试验机的各个部件，确保设备的正常运行。
以上是壳体强度试验的基本操作方法，具体操作细节可能因试验设备和样品类型的不同而有所变化。
在进行试验前，建议参考相关的试验标准和操作手册，并确保操作人员具备相应的培训和经验。
《板壳力学》课件
板壳力学的重要性
总结词
板壳力学在工程实践中具有重要意义，广泛应用于航空航天、船舶、建筑、机械 等领域。
详细描述
板壳力学在工程实践中具有重要意义，是解决复杂结构问题的重要工具。它广泛 应用于航空航天、船舶、建筑、机械等领域，为各种工程结构的优化设计、安全 评估和故障诊断提供了理论基础。
板壳力学的历史与发展
06
板壳力学的未来发展与挑战
新材料与新结构的板壳力学
新材料
随着科技的发展，新型材料如碳纤维 复合材料、钛合金等在航空、航天、 汽车等领域的应用越来越广泛，对板 壳力学提出了新的挑战和要求。
新结构
新型结构如曲面壳体、变厚度板等不 断涌现，需要深入研究其力学性能和 设计方法，以满足工程实际需求。
多场耦合的板壳力学问题
采用一系列简化假设来分析其力学行为。
薄壳弯曲方程
02
描述薄壳在弯曲时的挠度和转角等参数的方程。
薄壳边界条件和载荷
03
分析薄壳在边界条件和各种载荷作用下的弯曲变形和应力分布
。
厚板与厚壳理论
厚板与厚壳定义
厚板和厚壳是指厚度与另外两个尺寸相比不可忽略的板状和壳状 结构。
厚板与厚壳弯曲方程
描述厚板和厚壳在弯曲时的挠度和转角等参数的方程，通常较为复 杂，需要考虑更多的因素。
《板壳力学》ppt课件
目录
• 板壳力学概述 • 板壳力学的基本理论 • 板壳力学的应用 • 板壳力学的数值分析方法 • 板壳力学的实验研究 • 板壳力学的未来发展与挑战
01
板壳力学概述
定义与特点
总结词
板壳力学是研究板和壳体在各种外力作用下的应力、应变和位移分布规律的科 学。
详细描述
板壳力学主要研究板和壳体在受到各种外力作用时的应力、应变和位移分布规 律，包括静力学和动力学问题。它涉及到弹性力学、塑性力学、断裂力学等领 域，是固体力学的一个重要分支。
蛋壳力学原理
蛋壳力学原理蛋壳是一种常见的薄壳结构，它具有很高的强度和韧性，能够承受外部压力而不破裂。
蛋壳力学原理就是研究蛋壳承受外力时的力学行为和原理。
蛋壳的力学性能主要受壳体结构和材料的影响。
蛋壳由两层壳体组成，外壳是坚硬而脆弱的，内壳是柔软而韧性的。
这种结构使得蛋壳能够在外力作用下保持完整，同时又能够在内部提供足够的空间和保护。
蛋壳的力学行为可以通过应力和应变的分析来描述。
应力是外力作用在单位面积上的力，而应变是材料单位长度的变化。
蛋壳的力学行为可以用应力-应变曲线来表示，曲线的形状和特征可以反映蛋壳的力学性能。
蛋壳的力学性能可以通过弹性模量、屈服强度和韧性来描述。
弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变之间的比值，可以反映材料的刚度。
屈服强度是材料能够承受的最大应力，可以反映材料的强度。
韧性是材料在破裂前能够吸收的能量，可以反映材料的韧性。
蛋壳的力学性能主要取决于壳体的厚度和材料的性质。
壳体越厚，蛋壳的强度和刚度越高，能够承受更大的外力。
材料的性质对蛋壳的强度和韧性也有重要影响。
一般来说，蛋壳的外壳是由钙质组成的，具有较高的硬度和脆性，而内壳是由纤维素和胶原蛋白组成的，具有较高的韧性。
蛋壳的力学原理可以应用于工程和生物学领域。
在工程领域，蛋壳的力学原理可以用于设计和优化薄壳结构，提高结构的强度和韧性。
在生物学领域，蛋壳的力学原理可以用于研究生物体的力学行为和适应性，为生物仿生学提供借鉴和启示。
蛋壳力学原理是研究蛋壳承受外力时的力学行为和原理。
蛋壳的力学性能主要受壳体结构和材料的影响，可以通过弹性模量、屈服强度和韧性来描述。
蛋壳的力学原理可以应用于工程和生物学领域，具有重要的理论和应用价值。
壳体衬套压装力计算公式
壳体衬套压装力计算公式壳体衬套压装力是指在装配过程中，壳体和衬套之间所受的压力。
这个压力是由于装配时的压力或者温度变化引起的热胀冷缩等因素所引起的。
在工程设计和制造中，准确计算壳体衬套压装力是非常重要的，它可以帮助工程师们更好地设计和选择合适的材料和加工工艺，以确保装配的质量和可靠性。
壳体衬套压装力的计算公式是一个复杂的数学模型，它涉及到材料力学、热力学和工程力学等多个学科的知识。
一般来说，壳体衬套压装力可以用以下公式来计算：F = π (D1^2 D2^2) P / 4。
其中，F表示壳体衬套的压装力，单位为牛顿（N）；D1和D2分别表示壳体和衬套的外径，单位为米（m）；P表示装配时的压力，单位为帕斯卡（Pa）。
这个公式是基于壳体和衬套是圆柱形的情况下推导出来的，如果壳体和衬套的形状不是圆柱形，那么计算公式可能会有所不同。
在实际的工程设计和制造中，通常还需要考虑到温度的影响。
由于材料在不同温度下的热胀冷缩系数不同，因此在装配过程中，温度的变化也会对壳体衬套的压装力产生影响。
一般来说，可以用以下公式来计算考虑温度影响的壳体衬套压装力：F = π (D1^2 D2^2) (P + αΔT) / 4。
其中，α表示材料的热胀冷缩系数，单位为1/℃；ΔT表示装配前后的温度变化，单位为℃。
这个公式考虑了温度的影响，可以更准确地计算壳体衬套的压装力。
除了上述的基本公式之外，实际的工程设计和制造中，还需要考虑到一些其他因素的影响，比如装配过程中的摩擦力、材料的弹性变形等。
这些因素都会对壳体衬套的压装力产生影响，因此在实际的工程计算中，可能还需要进行一些修正和调整。
总的来说，壳体衬套压装力的计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素的影响。
在实际的工程设计和制造中，通常需要结合材料力学、热力学和工程力学等多个学科的知识，才能准确地计算出壳体衬套的压装力。
只有通过准确的计算，才能保证装配的质量和可靠性，从而确保工程设备的正常运行和使用。
螺杆钻具壳体力学特性评价
。 …
２ ０ ５ 言 １ ０ ５
四、 动 轴 壳体 力学评 价 传
以同样的研 究方法对 传动轴 壳体进 行 了力学评 价， 从传 动轴壳体 Ｖ ｎＭｉ ｓ ｏ ｓ 应力 云 图 （ 体／ 面 ） ｅ 整 剖
和各 载荷 的敏 感 性 影 响 曲线 （ 前述 基 本 相似 ， 限
２ ０ ４ ０ ６ ０
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于篇 幅 ， ） 略 可看 出 ：
维普资讯
第３ ０卷
第６
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采
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艺
・９ ・ ７
Ｖ １ ３ ＮＯ ６ ０． ０ ．
Ｄ Ｌ Ｉ Ｇ ＆ Ｐ ＯＤ Ｃ ＩＮ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ ＲＩＬＮ Ｒ Ｕ ＴＯ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ
螺杆 钻 具 壳 体 力 学 特 性评 价
祝 效华 ，童 华 ，吴爱 民 夏 秀文 李 明谦 ， ，
大量 的研究工 作 ， 文 通 过数 值 计算 完 成 了钻具 壳 本 体 （ 动轴壳 体 、 向轴 弯 壳体 、 子壳 体 ） 传 万 定 的力 学 性能定 量评价 ， 其它关 键部件 的结构 安全性 评价 、 优 化和材质 方面 的研究工 作见 另文 详述 。
轴 向 力
ａ轴 向力 ．
（ １西 南石 油大学 ２大港 油田博 士后 工作站 ３大港 油 田 中成机械 制造 有限公 司）
祝 效 华 等 ．螺 杆 钻 具 壳体 力学 特 性 评 价 ． 采工 艺 ，０ ７ ３ （ ） ９ ９ 钻 ２ ０ ，０ ６ ：７— ８
摘
要 ：螺杆钻具外壳体是螺杆钻具 的关键零部件 ， 也是易失效件之一 。针对传动轴外 壳体 、 向轴 弯壳体 、 万
壳体断裂力学统一计算 庄茁
壳体断裂力学统一计算庄茁一、什么是壳体断裂力学呀？咱们先来说说这个壳体断裂力学。
这就像是研究一个特殊的东西——壳体，它要是发生断裂了，这里面的学问可大着呢。
想象一下，一个壳子，可能是个金属的小盒子，或者是那种大的工程结构里像个壳一样的部分，要是它有了裂缝，这可不是小事儿。
这就需要用到断裂力学的知识来搞清楚到底是怎么回事儿。
比如说，这个裂缝是怎么产生的呀？是因为受到了太大的压力，还是有什么其他的外力作用呢？而且，这个裂缝会不会变得越来越大，最后让整个壳体都坏掉呢？这些问题就像一个个小谜团，而壳体断裂力学就是要解开这些谜团的超级侦探。
二、庄茁在这方面的贡献。
庄茁在这个壳体断裂力学统一计算方面可是相当厉害的哦。
他就像是这个领域里的一个大明星，他的研究成果就像是给这个领域带来了好多好多宝藏。
他通过自己的努力，把这个壳体断裂力学里很多的计算方法给统一起来了。
这就好比原来有好多不同的小拼图块，大家都不知道怎么把它们拼在一起，庄茁就像是一个超级拼图高手，他把这些小拼图块按照一定的规则，整整齐齐地拼成了一幅完整的大图画。
这样做有什么好处呢？那可太多了。
这让研究这个领域的人就可以更方便地去计算和分析壳体断裂的各种情况啦。
以前可能要费好大的劲儿，用不同的方法去算不同的情况，现在有了这个统一的计算方法，就像是有了一把万能钥匙，一下子就可以打开好多扇门呢。
三、为什么这个统一计算很重要呢？咱们来好好聊聊这个统一计算的重要性哈。
你想啊，如果没有这个统一的计算方法，每个研究人员或者工程师在遇到壳体断裂的问题时，都要自己去摸索，就像在黑暗里乱撞一样。
可能这个人用一种方法，那个人用另一种方法，结果大家算出来的东西还不一样，这多乱呀。
但是有了庄茁的这个统一计算方法，就像是给大家都定下了一个标准。
大家都按照这个标准来，这样算出来的结果就比较靠谱啦。
而且这个统一计算还能让不同的研究成果之间更好地交流呢。
就像大家都说同一种语言一样，不会出现鸡同鸭讲的情况。
壳体的一般理论
2 3
∂H1 ∂γ
∂H 2 ∂γ
+
∂ ∂α
⎛ ⎜ ⎝
1 H1
∂H 2 ∂α
⎞ ⎟
+
⎠
∂ ∂β
⎛ ⎜ ⎝
1 H2
∂H1 ∂β
⎞ ⎟ ⎠
=
⎪ 0⎪
⎭⎪
(19-3)
∂ 2 H1
∂β∂γ
−
1 H2
∂H1
∂β
∂H 2
∂γ
−
1 H3
∂H1
∂γ
∂H3
∂β
=
0
⎫ ⎪
⎪
∂2H2
∂γ∂α
−
1 H3
∂H 2
∂γ
∂H3
∂α
1 H12
∂H 2 ∂α
∂H3 ∂α
+
∂ ∂β
⎛ ⎜ ⎝
1 H2
∂H3 ∂β
⎞ ⎟
+
⎠
∂ ∂γ
⎛ ⎜ ⎝
1 H3
∂H 2 ∂γ
⎞ ⎟ ⎠
=
⎫ 0⎪
⎪
1
H
2 2
∂H3 ∂β
∂H1 ∂β
+
∂ ∂γ
⎛ ⎜ ⎝
1 H3
∂H1 ∂γ
⎞ ⎟
+
⎠
∂ ∂α
⎛ ⎜ ⎝
1 H1
∂H3 ∂α
⎞ ⎟ ⎠
=
0
⎪⎪ ⎬ ⎪
1
H
已知：P点坐标：(α , β ,γ )
P点位移分量：u1，u2，u3
Q点坐标： (α + dα , β + d β ,γ + dγ )
求：线应变 e1 、e2 、e3 切应变 e23、e31 、e12
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由内、外两个曲面围成,厚度t远小于中面最小曲率半径R 和平面尺寸的片状结构, 是薄壳、中厚壳的总称。
目前市场上主要有以下几类，塑胶壳体、铝型材壳体、钣金壳体、不锈钢壳体等。
薄壳是指t/R小于0.05的壳体。
壳体主要以沿厚度均匀分布的中面应力，而不是以沿厚度变化的弯曲应力来抵抗外荷载。
壳体的这种内力特征使得它比平板能更充分地利用材料强度，从而具有更大的承载能力。
在水利工程中，壳体应用广泛，例如双曲扁壳闸门、拱坝等。
壳体理论属应用弹性力学的范畴，需在弹性力学基本假设之外，再引用新的假设。
它包括薄壳理论和中厚壳理论。
薄壳理论是壳体中的经典理论。
它以直法线假设为基础。
这些假设为：①垂直于中面方向的正应变极其微小，可以不计。
②中面的法线保持为直线，且中面法线及其垂直线段之间的直角保持不变，即该两方向的剪应变为零。
③与中面平行的截面上的正应力(即挤压应力)，远小于其垂直面上的正应力，因而，它对变形的影响可以不计。
根据弹性力学，再引用上述假设，可建立起薄壳的基本方程。
它们包括：壳体中面平衡方程、几何方程、物理方程以及在边界上的各种边界条件。
薄壳的中面内力包括：法向力T1、T2,切向力T12、T21，横向剪力N1、N2，弯矩M1、M2和扭矩M12、M21。
中面变形包括：两个正交方向的中面正应变ε1、ε2,中面剪应变λ12，两个方向的中面曲率变化κ1、κ2和中面扭率κ12。
由于薄壳方程十分复杂，求解任意薄壳的一般解答很困难，通常只能求经过简化的某些特殊薄壳的解。
薄壳按照中面的几何形状分为圆柱壳、回转壳、扁壳三类。
它们在水利工程上具有重要应用价值。
求解薄壳的理论包括有矩理论和无矩理论。
无矩理论假定薄壳的所有横截面上都没有弯矩和扭矩，而只有薄膜内力。
由于薄壳在一定的条件下，弯曲内力主要在边缘附近产生边缘效应，而薄壳的大部分中间区域以薄膜内力为主，故可用无矩理论解答叠加上边缘效应解的方法来简化薄壳计算。
中厚壳理论是薄壳理论的一种推广。
它在薄壳理论的基础上进一步考虑剪切变形的影响。
其中应用较广的夹层壳理论，就其力学模型来说与中厚板中的夹层板理论类似。
中厚壳的求解比薄壳要复杂得多。
中厚壳理论主要应用于航天、航海等工程，水利工程中较少应用。