《充满液体的封闭圆柱壳受轴向冲击塑性失稳的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《充满液体的封闭圆柱壳受轴向冲击塑性失稳的研究（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第null 卷 增刊nullnull null年null 月力 学 学 报null null null null null null null null null null nullnull null null nullnull nullnull null 丝,null null nullnull ,null null nullnull甘null null充满液体的封闭圆柱壳受轴向冲击塑性失稳的研究韩铭宝, 杨青春null 王 仁nullnullnull 北京大学nullnull 。 机械部北京机电研究所null提要 本文在理论上和实验上对充满水的封闭圆柱壳, 受轴向冲击荷载作用动力塑性失稳进
2、行了研究 null 其结果与内空圆柱壳 相比 null 塑性的屈曲波形是以轴对称为主null 波数略有减少null 第二临界速度值有明显提高null 理论计算和实验结果基本一致 null关键词 塑性屈曲null 壳体动力稳定性null一、 引 言由于工程上的需要, 早在三十年代, null null null null null 就用小变形理论研究了静态内压和轴压联合作用下圆柱壳的弹性失稳问题, 结果得出内压对失稳临界载荷没有影响null 五十年代对该问题从实验和理论方面都做了进一步的研究一null , 发现null 位null null null 的结论有很大的局限性null 从大变形的理论
3、分析得出null 在一定的内压范围内, 失稳临界载荷将随内压的增加而提高, 只有当内压超过某个值时, 失稳临界载荷才为常量, 与小变形理论的解一致null 实验中还发现由于内压的存在, 会使圆柱壳受轴压失稳的菱形波沿周向拉长, 轴向变扁, 趋于轴对称形式null 关于动载问题, 最近null null nullnull 等从理论和实验两个方面研究了充满液体的管子, 受冲击后, 认为流体的粘性对弹性纵波的传播没有影响, 并可以忽略径向惯性力, 应用薄膜理论能得到满意的结果null 文章讨论的失稳问题都是在弹性范围内进行的, 而圆柱壳在轴向和内压联合作用下的塑性失稳 null无论是动载还是静载nu
4、ll 则未见到有文章发表null结合实际工程问题, 作者在文null 工作的基础上, 对充满液体的封闭圆柱壳在轴向冲击载荷下的塑性失稳问题从理论和实验两个方面进行了探讨, 其结果得出null 文null 中提出的第二失稳临界速度的概念和理论判据可以用于有内压的冲击塑性失稳中null 由于内压的存在与无内压时相比较, 轴向失稳半波数略有减少null 第二失稳临界速度提高, 大塑性失稳形式以轴对称失稳形式为主null二、 理论分析受轴向冲击载荷作用的充满液体的封闭圆柱壳如图 null 所示 null 在理论分析中采用如下几个假定壳体材料取刚塑性线性强化模型, 即口null 叮。十 null nul
5、l 本文于玲null 年 null 月null 日收到null增刊 韩铭宝等null 充满液体的封闭圆柱壳受轴向冲击塑性失稳的研究、null 一 廿 null ,孺握nullnull null nullnull null null谓丫 遗null null null月null其中null null屈服应力nullnull和 null 分别为有效应力和有效应变nullnull 。强化模量null“厂null 专。一 null 。null null 。 一 。少null null 。一 。、null。null, null null null null null 好null 蔚null 日nulln
6、ullnull null 壳体在冲击速度。小于第二失稳临界速窗二null少时的失稳变形满足小变形理论及平截面假定nullnull null 液体是理想不可压缩的, 其轴向运动与壳体运动相同, 略去液体中径向惯性项 nullnull null 不考虑应力波的效应nullnull null 应力应变null当撞击速度。在二null。null 肠null 范围中, 壳体的屈曲模态看成是在均匀的基本运动上发展起来的扰动运动, 取文null 类似的应变率形式 null参照图null null null示 一登null “之null null null 谛null null 命、null 、 null n
7、ull勺 一 一 null 十 null null null 一 ,null 口 “ 夕 null 口 null真二 一 null之null 云口null式中null null中面半径null null壳体长度nullnull , null 分别为基本运动和扰动运动的中面径向位移场一一撞击瞬时壳体的被冲击端的轴向速度 null加撇 “ ” 表示关于null 求导null加点 “ ” 表示对时间null 求导null扰动前, 基本运动null沁 null null 少, 则 nullnull null 式为nullnull null null nullnull向内为正nullnull己二 一会自
8、二 一鲁nullnull 一看null null null null null力 学 学 报 nullnullnull null null年null 第nullnull卷云null null 一 不云null 扁null因为壳体的内腔体积在变形过程中假设保持不变, 则有null null一韵一。null 一 、null , 二 null null一韵nullnull 抚 , 二 null 抚 、 null 刁 null nullnull null 一万 了null 上 十艺少戈null null 厄了少故 null 拓, , null 岛 、 null 二 null 、null , 二 一万
9、了, 上 十 乙了 null 少又null 一万万null null null null由假设 null , 则流体轴向速度分布为null null 一登二 null 并设流体径向速度沿null 方向线性分布null 即护 二 。, 。 null 。null 一夸, 。 一 谛null 计算出, null 。时亥。各部分的动能, 当略去二阶刁、量时, 撞松瞬时系统的能量关系是nullnull 、 , null null null null , null , 二, 、null null null null , null null null null null null null 、 null n
10、ull null null null , 。 null null , null 、null , null 、null null下犷 nullnull null刀 一 几干叹nullnull null宁 null牲 null null 刀。宁万了null null, 卞 刀止null 夕巧下了不 null 写气乙 厅丁 null null null 暇null 一下丁 尸的乙 乙 null null null 乙一 null “ null姚全 汤 null null nullnull戈中nullnullnullnull null nullnull null nullnull null null
11、null nullnull null月速度恢复系数, nullnull壳端垫块对壳体产生的附加质量null从子弹的质量, null 壳体质量, null null液体的质量, null壳体的厚度null扰动前壳体的运动方程null于豁, 少一鲁 。null null鲁一 null、一 。null null null、null飞nullnull理想流体运动方程null, 粤null 一鲁, 鲁null 一会null null null因为设。 null 及二李null , 又谛、。,故不考虑流体的径向惯性项, 则上式可得nullnull“null null null nullnull null
12、nullnull null设氏,沿壳壁线性分布, 为由于壳体满足nullnull null 一nullnullnullnull null增量理论,氏null null丙, null, 、null 。一牛戈夸一刁 null null null有又nullnull 之null不null 扁null nullnull null增刊 韩铭宝等null 充满液体的封闭圆柱壳受轴向冲击塑性失稳的研究 nullnull null、null null null null八一 下芍null nullnull null将null null null, null null null 式代入nullnull null
13、式, 并借用null null null的第二式, 可得null null 、null 一己户一十nullnull nullnull 一 踢、 null null , null十 尸null null null null厂即再将 nullnull null 式代入nullnullnull大 义nullnull 扁null 么nullnull nullnullnull null 式, 略去小量, 得null佑、 nullnullnull null, null 兰二 。null 扬注意到景null备, 犷null null , nullnull。null式可写成nullnull 一 氏 null
14、氏一十百丁十 null null , 一 null由 nullnull null 、 nullnull null、 null null null式得到null, 二摄争。null会去令null null 峪null卜贵null、nullnull null null将上式代入null null null式可得氏, , 再将 null , 代入null null null式, 则氏null 氏、l+z矛.、场氏一补(普一会十含韵命(十 2 会一告。、补(学一合令一音封一刹1十 2 会-年一创夸一习普们会一贵一会扣十 ,荟韵+责)(12)将(2)式对I积分,可求出三个应变分量, 代入应变比能计算式:
15、E 二 氏, + 马。 场+ 氏。 当保留一阶小量得到(13)百=粤, ,L,上一,曰假定系统的初始动能全部转换成壳体的内能,取 。的平均力 。=对上式整个壳体进行积分, 则有1 。 刀。场 十 甲二一乙/le二e l 厂 ,Z L-1吮二一 几夕2艺1 一 _、 mv一州 伪十万山I 少I 万可得: 犷了 二登。,( 1生)力 学 学 报 (1987年) 第19卷T 可以作为壳体失稳轴向缩短的近似计算式.扰动后:将(3)式代入(1)式, 得出壳体扰动后的应变率表达式:么= 一会+“命”刹合韵+2会一合剖一刹(卜号) (15)已二 一 云+ 扁对上式积分,则得:并考虑到初始条件叫, 一 。=
16、面乙一会+“W 一 丽厂。= 、t(1:了一、)一二(1一、) (16)&=一 f 十 场少止L时: 、=牛(、+ 、+ 、) 利用(15)式得:J一登一钊谛(普一会+刹+刹l+2会一翻十l (2华, 一李丫三(1+4粤一立)飞气 乙 艺口 / 口 石 口 / 户)(17 )W一+利用 (16) 式得:卜会一钊W 一 厂(普一合会十刹+叔l十会一劲+拐旦(会一翻一刹1十 2会一钊 (18)根据 (9)式, 扰动后的应力为:。= 一李左。f洲f享一粤, 、土、牛fl+:粤, 一喜立、)3肠 t L 气 乙 乙 4 口 / 艺口 乙 乙 口 / 夕. ,r / 1_ 肠 l h z / , .4 肠 l h 、.谛 f ,一 z w ! 二二十 乙二, I 一花丁一 , 一一11十不一 茸一l 一 一二
