圆柱型复合材料夹层结构静力学分析

摘要

圆柱型夹层结构由于具有良好的力学性能,在工程领域中的各类管道结构中得到了广泛应用。本文主要对圆柱型复合材料夹层结构在轴对称载荷下的静力学问题进行了研究,从两个角度出发做了相关的研究工作。
　　本文的第一部分对正交各向异性的圆柱型夹层结构受到均布内外压的静力学问题做了研究,分别对各层建立物理方程,几何方程和平衡方程,并化简为关于某一个应力函数的的微分方程。然后利用层与层之间径向位移和径向应力的连续性及载荷边界条件,联立方程求解应力函数中的未知参数,进而得到各应力和位移分量。除此之外本文还将该夹层结构嵌入无限大弹性体来模拟深埋管道问题,对其进行了静力学分析,并针对以上两类问题作了基于ANSYS的有限元分析,结果验证了理论解的可靠性,且分析了芯层弹性模量对夹层结构内边界径向位移的影响。
　　本文第二部分从夹层板壳理论角度出发,对Reissner提出的关于夹层壳的一阶剪切理论作了修正,将其忽略的芯层面内刚度纳入考虑,探讨了考虑横向剪切的圆柱型硬夹心夹层壳在轴对称载荷下的静力学问题。从变形后的位移假设着手建立相关方程,推导了轴对称形式下的内力和平衡方程。在此基础上,研究了端部承受均布弯矩和剪力、某一横截面上有均布载荷、一段长度圆柱面上有均布载荷等多种不同载荷下的夹层圆柱壳的弯曲问题的解析解,并用算例加以分析,讨论了横向剪切、芯层弹性模量、载荷段长度等不同因素对挠度的影响。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 本文主要内容及章节安排

第二章 有关夹层圆柱筒的静力学分析

2.1 弹性力学相关理论

2.2 各层为正交各向异性材料的夹层圆柱筒的静力学分析

2.3 深埋夹层管道的分析

2.4 多层层合圆柱结构的问题

2.5 本章小结

第三章 基于ANSYS的夹层圆柱筒的有限元分析

3.1 有限单元法

3.2 有限元分析软件

3.3 算例

3.4 本章小结

第四章 基于修正一阶剪切理论的夹层圆柱壳的轴对称弯曲

4.1 引言

4.2 夹层壳的一阶剪切理论

4.3基于修正的一阶剪切理论的夹层圆柱壳的弯曲

4.4 不同边界下的解析解法

4.5 两种特殊情况的分析

4.6 算例

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文主要工作

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文