加强棱柱壳体解析法研究及其软件开发

摘要

棱柱壳体是指由不同曲率的柱壳组成的壳体。柱壳曲率趋向无穷大即为板，从广义上说，板是柱壳的特殊情况。因此，由柱壳或板筑成的结构都可以称为棱柱形壳体结构。当构成棱柱壳体结构的柱壳或板上有纵向或横向的加强时，这种结构就叫加强棱柱壳体。 本文主要进行加强棱柱壳体强度分析的解析法研究，并基于该方法编写计算软件。 对于纵横加强的柱壳，首先根据壳体有矩理论，引入Heaviside阶跃函数来精确地描述各个加强材的位置，推导出其以壳体位移形式表示的平衡微分方程式。然后将加强材的作用代之以外力的作用，从而使加强柱壳的计算变成了没有加强的柱壳的计算。这样纵横加强柱壳平衡微分方程的解就可分为齐次解、真实外力作用下的特解以及加强材的影响三个部分。 将位移以傅立叶级数的形式展开，引入格林函数，求解平衡微分方程得到位移通解的表达式，进而可得到内力的表达式，再根据边界条件确定待定常系数，这样具有纵横加强的壳体的强度分析问题就可以解决了。 基于加强棱柱壳体法的研究，本文还探讨了其软件的开发，对软件开发过程中涉及的关键问题进行了描述，如结构化分析、数据流图、模块结构图、核心计算程序、用户界面等。运用VC++、Fortran、Matlab混合编程技术开发出基于加强棱柱壳体法的计算软件，用一算例对该软件进行了测试，并将结果与Patran分析得到的结果进行对比，验证了软件的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2国内外研究概况

1.3加强棱柱壳体法

1.4本文主要研究内容

第2章纵横加强柱壳微分方程的建立

2.1柱形壳体的有矩理论

2.1.1柱形薄壳的定义

2.1.2基本假设

2.1.3柱形薄壳的静力微分方程

2.1.4柱壳的边界条件

2.2纵横加强柱壳的基本微分方程

2.2.1具有纵横加强的柱壳的N(φ)，Nx，M(φ)，Mx的表达式

2.2.2具有纵横加强的柱壳的微分方程的建立

2.3壳体结构的微分方程

2.4本章小结

第3章纵横加强柱壳微分方程的齐次解及基本解

3.1分段常系数微分方程的近似解

3.2微分方程的齐次解

3.3微分方程基本解

3.4仅x向作用单位力时的基本解

3.5仅(φ)向作用单位力时的基本解

3.6仅z向作用单位力时的基本解

3.7本章小结

第4章纵横加强柱壳微分方程的解

4.1概述

4.2壳体在x向真实外力作用下的位移

4.3壳体在(φ)向真实外力作用下的位移

4.4壳体在z向真实外力作用下的位移

4.5壳体位移特解

4.6加强材的作用

4.6.1[A]阵的计算

4.6.2[C]阵的确定

4.7微分方程的通解

4.8本章小结

第5章加强棱柱壳体法软件的开发

5.1软件开发概述

5.1.1软件内容

5.1.2编程语言

5.1.3操作系统

5.1.4开发方法

5.2软件系统分析

5.3核心计算程序的实现

5.4用户界面的设计

5.4.1软件主界面

5.4.2输入模块

5.4.3计算模块

5.4.4输出模块

5.5算例分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A