圆柱薄壳容器的振动与屈曲PDF电子书下载

上篇 圆柱薄壳容器的振动 3

第1章 薄壳贮液容器振动问题的基本方程 3

1.1 壳体基本方程 3

1.1.1 正交曲线坐标系 3

1.1.2 正交曲线坐标系中的弹性力学几何关系 5

1.1.3 薄壳的基本假设 6

1.1.4 薄壳的正交曲线坐标 6

1.1.5 薄壳的几何方程 8

1.1.6 薄壳的物理方程 10

1.1.7 壳体的平衡微分方程 13

1.1.8 壳体的边界条件 14

1.1.9 圆柱薄壳基本控制方程及在法向荷载下的弯曲 16

1.2 流体运动基本方程 18

1.2.1 连续性方程 18

1.2.2 运动方程 20

1.2.3 势流问题 21

1.2.4 初始条件 22

1.2.5 边界条件 22

第2章 圆柱薄壳振动问题的级数解法 23

2.1 圆柱薄壳振动问题的基本方程 23

2.2 正交函数系 24

2.3 正交函数展开法解圆柱薄壳振动特征值问题 26

第3章 短圆柱形弹性贮液容器的自振特性分析及基频近似计算 32

3.1 概述 32

3.2 基于剪切梁变形理论的圆柱形贮液容器的自由振动方程 33

3.2.1 无液体时的自振频率与振型 33

3.2.2 有液体时的自振频率与振型 35

3.3 数值算例 38

3.4 关于流固耦合效应的讨论 45

3.5 圆柱形弹性贮液容器基频的近似计算 45

3.5.1 未含液体时的基频计算 46

3.5.2 含液体时的基频计算 47

第4章 考虑提离效应的非锚固圆柱形贮液容器摆动分析 49

4.1 概述 49

4.2 刚性圆柱形容器中液体的响应 50

4.3 刚性容器的基底荷载和等效的力学模型 53

4.4 等效力学体系的运动方程 56

4.5 数值算例 58

第5章 复杂组合壳体结构——快增殖反应堆堆本体系统的地震响应计算分析 61

5.1 结构概述 61

5.2 计算模型简介 64

5.3 堆本体主系统的动力特性分析结果 66

5.3.1 结构动力特性 66

5.3.2 温度及加工偏差对结构动力特性的影响 67

5.4 堆本体主系统的地震响应时程结果 67

5.5 结果分析及结论 71

第6章 快增殖反应堆主容器内流固耦合问题计算分析 72

6.1 概述 72

6.2 计算模型简介 73

6.3 主容器流固耦合系统的动力特性计算结果 74

6.3.1 流固耦合效应对结构动力特性的影响 74

6.3.2 温度及加工偏差对结构动力特性的影响 75

6.4 堆内液体晃动问题计算分析 75

第7章 快堆试验模型流体晃动问题的简化分析模型及动强度简化计算 79

7.1 概述 79

7.2 试验模型的计算简图 79

7.3 基本假设 82

7.4 在水平地震作用下的运动方程 83

7.5 容器的动力特性分析 86

7.5.1 计算等效质量M？ 86

7.5.2 计算刚度系数及自振频率 87

7.5.3 几种特殊情况 88

7.6 几点结论 89

7.7 地震地面运动在结构中引起的作用力 89

7.8 最大基底剪力和最大倾覆力矩 91

7.9 强度校核 92

7.9.1 最大剪应力 92

7.9.2 最大弯曲应力（产生在基底横截面上） 93

7.9.3 模型轴向静压应力 93

第8章 在水平地震激励下快堆主容器及热屏蔽最大液动压力计算 94

8.1 概述 94

8.2 计算模型 94

8.3 刚性内池壁的液动压力 95

8.4 刚性环池外壁的液动压力 96

8.5 柔性圆筒壁的液动压力 98

8.6 内、外池壁均为柔性的环形容器 100

8.7 内壁为刚性、外壁为柔性的环形容器 103

8.8 两道热屏蔽形成的环形容器 106

8.9 结论 108

第9章 圆柱薄壳贮液容器振动的试验研究方法 109

9.1 常用试验研究方法 109

9.2 相似理论的基本定理 110

9.2.1 相似第一定理 110

9.2.2 相似第二定理 110

9.2.3 相似第三定理 111

9.2.4 确定相似准则的方法 111

9.3 流体动力模型试验的相似关系 112

9.4 圆柱薄壳贮液容器动力试验的动力相似关系 114

9.4.1 结构动力相似关系分析 115

9.4.2 圆柱薄壳容器结构动力相似关系的修正 116

9.4.3 圆柱薄壳容器结构中流体参数的动力相似关系 117

9.5 模型试验的主要步骤 119

9.6 圆柱薄壳贮液容器振动试验的设备和仪器介绍 120

9.6.1 圆柱薄壳贮液容器振动试验的设备 120

9.6.2 地震模拟振动台试验 121

9.6.3 圆柱薄壳贮液容器振动试验的数据采集和测量仪器 124

9.7 圆柱薄壳贮液容器动力特性测试和抗震试验一般步骤 125

第10章 快堆容器流固耦合模型动力相似关系研究 127

10.1 概述 127

10.2 反应堆容器模型试验的基本动力相似关系 128

10.2.1 重力失真动力模型的建立 128

10.2.2 数值模拟法评估流固耦合模型重力失真效应影响的方法 129

10.2.3 某25MWe快堆容器1∶6.25动力试验模型示例 130

10.3 几何变态的流固耦合动力试验模型 133

10.3.1 几何变态动力模型的建立 133

10.3.2 某1 340MWe快中子增殖反应堆1∶10振动台试验模型示例 135

10.4 结论 136

第11章 地震作用下座式快堆钠池液面晃动的试验研究 138

11.1 概述 138

11.2 快堆模型振动台试验 139

11.2.1 试验模型及试验设备 139

11.2.2 模型试验的动力相似关系 140

11.2.3 模型试验的测点布置 141

11.2.4 模型振动台试验的加载顺序 141

11.3 环形储液结构中液体自振频率的解析解 142

11.4 试验结果及分析 143

11.4.1 结构及环域液体晃动的动力特性 143

11.4.2 液面晃动波高 144

11.5 结论 145

第12章 中国实验快堆堆本体地震响应振动台试验研究 146

12.1 概述 146

12.2 试验方案 147

12.2.1 振动台试验内容简介 147

12.2.2 模型试验动力相似关系 150

12.2.3 台面输入和测点布置 151

12.3 中国实验快堆堆本体模型地震响应 154

12.3.1 整体结构梁式振动基频 154

12.3.2 试验模型地震响应 154

12.4 中国实验快堆堆本体抗震性能试验研究主要结果 156

下篇 圆柱薄壳容器的屈曲 161

第13章 壳体屈曲的基本概念和基本理论 161

13.1 概述 161

13.2 屈曲问题的分类 162

13.2.1 按结构的承载形式分类 162

13.2.2 按结构屈曲时的材料性质分类 164

13.2.3 按临界状态的特性分类 164

13.3 弹性屈曲和塑性屈曲 166

13.3.1 临界荷载值概念上的区别 166

13.3.2 计算理论方面的区别 167

13.4 动态屈曲问题的特点 170

13.5 壳体屈曲基本理论 171

13.5.1 壳体小挠度屈曲理论 171

13.5.2 前屈曲一致理论 175

13.5.3 非线性大挠度屈曲理论 175

13.5.4 非线性缺陷理论 179

第14章 屈曲准则 184

14.1 概述 184

14.2 结构静力屈曲准则 184

14.2.1 静力准则 185

14.2.2 动力准则 185

14.2.3 能量准则 186

14.2.4 初缺陷准则 188

14.3 结构第一类动力屈曲问题的屈曲准则——参数共振准则 188

14.4 结构第二类动力屈曲问题的屈曲准则 195

14.4.1 B-R运动准则 195

14.4.2 变形发散准则 196

14.4.3 能量准则 197

14.4.4 初缺陷放大准则 202

14.4.5 拟静力冲击屈曲准则 203

14.4.6 分叉准则 203

14.4.7 不确定性准则 204

第15章 薄壁圆柱壳在地震地面运动激励下的屈曲行为 206

15.1 薄壁圆柱壳在静水平剪切力作用下的屈曲行为 206

15.1.1 前屈曲边界条件和薄膜应力 207

15.1.2 屈曲的基本方程 208

15.1.3 屈曲荷载及屈曲模态 211

15.2 薄壁圆柱壳在水平周期荷载作用下的屈曲行为 218

15.2.1 动力屈曲的基本方程 218

15.2.2 动力屈曲的马丢-希拉方程 221

15.2.3 动力屈曲的数值分析 224

15.3 短圆柱薄壳抗震屈曲的设计方法 231

15.3.1 薄壁圆柱壳同时受到水平与竖直地震作用时的设计方法 231

15.3.2 考虑温度效应对薄壁圆柱壳屈曲强度影响时的设计方法 235

15.3.3 日本快堆主容器抗震屈曲设计规程 236

第16章 复杂组合旋转壳和开孔补强旋转薄壳的屈曲强度 246

16.1 实验模型的有限元计算与分析 247

16.1.1 室温条件下实验模型的抗屈曲有限元计算与分析 247

16.1.2 高温条件下实验模型的抗屈曲理论计算与分析 252

16.2 完善结构形式的主容器的抗屈曲有限元计算与分析 256

16.2.1 反应堆堆本体计算模型 256

16.2.2 计算结果与分析 257

16.2.3 结论 258

16.3 非完善结构形式的主容器的抗屈曲有限元计算与分析 259

16.3.1 初始缺陷位于裙座时的屈曲分析 260

16.3.2 初始缺陷位于主圆柱壳时的屈曲分析 262

16.4 开孔补强旋转薄壳在水平和垂直地震共同作用下的屈曲分析 264

16.4.1 荷载与计算模型 264

16.4.2 对不开孔的堆本体结构的计算结果 267

16.4.3 对开孔并用套筒补强的堆本体结构的计算结果 269

第17章 贮液或潜浸于液体中的圆柱薄壳在地震激励下的屈曲行为 272

17.1 在水平激励下的充液壳体的动力稳定性 272

17.2 非固定支撑贮液罐在横向荷载作用下的后屈曲 274

17.3 潜浸于液体中的同轴圆柱薄壳在地震激励下的动屈曲 279

17.3.1 确定FBR原型的液压分布特性和屈曲压力 280

17.3.2 动力屈曲实验 281

17.3.3 试验结果 282

17.3.4 屈曲开始时刻（屈曲门槛）压力分布的估算 284

17.3.5 动态屈曲压力与静态屈曲压力的比较及次谐波振动的影响 284

第18章 短圆柱薄壳抗屈曲性能实验分析原理 286

18.1 短圆柱薄壳失稳临界荷载的理论解析分析概述 286

18.2 短圆柱壳屈曲强度工程估算方法和近似分析方法 289

18.2.1 剪切屈曲强度估算公式 290

18.2.2 弯曲屈曲强度估算公式 291

18.2.3 轴向屈曲强度估算公式 291

18.2.4 剪切屈曲和弯曲屈曲间的相互作用及轴向荷载对它们的附加影响 291

18.2.5 实验模型静态屈曲的估算分析实例 292

18.2.6 短圆柱薄壳抗横切力弹-塑性屈曲强度值近似分析法（？方法） 292

18.3 短圆柱薄壳抗横切力屈曲性能试验 293

18.3.1 概述 293

18.3.2 屈曲性能试验内容和试验模型 294

18.3.3 模型屈曲强度预分析 296

18.3.4 试验简介 297

18.3.5 实验分析和小结 301

18.4 实验-数值、近似解析混合分析方法 302

18.4.1 概述 302

18.4.2 混合分析方法的折合系数η和结构屈曲强度值Qcr的确定 303

18.5 模型屈曲强度试验及其相似性原理 304

18.5.1 屈曲强度检测 304

18.5.2 弹塑性屈曲模型实验相似条件 304

18.5.3 模型与结构原型的屈曲强度值相似换算 305

18.6 模型初始曲面和屈曲模态的光力学检测方法 306

18.6.1 物理原理和相移技术 306

18.6.2 模型初始曲面的检测 308

18.6.3 实测屈曲模态 309

18.6.4 系统精度分析 311

第19章 座式快堆堆本体结构模拟试验 314

19.1 短圆柱壳屈曲强度实验综述 314

19.2 形状测量光力学方法应用于屈曲实验 317

19.2.1 应用云纹法检测该模型的初始曲面 317

19.2.2 应用云纹法测量模型的屈曲模态 323

19.3 测定座式快堆堆本体模拟体试验模型（第二类试验模型）的静态屈曲荷载 326

19.3.1 简化力学模型 326

19.3.2 加载系统和试验台架 327

19.3.3 屈曲强度预分析 327

19.3.4 试验简介 329

19.3.5 小结 333

19.4 堆本体整体结构原型屈曲强度推算 334

19.4.1 修正的工程近似分析（准则法）（折合系数η） 334

19.4.2 修正的线弹性有限元法（折合系数η′） 335

19.4.3 修正的？方法（折合系数η″） 335

19.4.4 屈曲强度的模拟试验值换算 336

19.4.5 小结 337

19.5 座式快堆堆本体整体结构剪-弯屈曲模型振动台试验分析 337

19.5.1 模拟体模型振动台试验 338

19.5.2 试验组织与实施 340

19.5.3 试验结果 343

19.5.4 综合分析 351

19.5.5 小结 352

19.6 结论 352

参考文献 354