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1705979859 闭合圆环壳的中面
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1705979861 随着工程技术的发展,圆环壳由于其特有的性能在许多工程中被广泛采用。它可作为组合壳体的过渡段,以减小圆柱壳、球壳、圆锥壳互相连接处的弯曲应力。例如许多压力容器的顶盖和火箭发动机的燃料贮舱与氧化剂储舱是由球壳通过圆环壳和圆柱壳连接成的;火箭和潜艇端部可由圆锥壳通过圆环壳与圆柱壳连接而成。一段圆环壳可形成弯管(或弯头),在管道工程中有着广泛的应用。核聚变反应堆的托克马克(Tokamak)装置真空室是一个完整的圆环壳。压力容器工业中的膨胀节和仪器仪表工业中广泛采用的波纹管是若干个半圆环壳的组合结构,根据其柔性好的特点,张维在20世纪60年代建议将它作为过渡段以降低高速离心机的自振频率。
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1705979866 圆环壳的几何参数
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1705979868 圆环壳的基本方程在其几何顶点A、B有奇异性,即对于φ>0,高斯曲率为正;φ<0,高斯曲率为负,方程变性,这种奇异点称为转向点(turning point),20世纪40年代,它的应力分析是一个难题。早在1916年,Wissler〔5〕在Reissner-Meissner〔6〕,〔7〕旋转薄壳方程的基础上给出了圆环壳受轴对称载荷的应力状态解。他是以λ=a/R(R是作为子午线的小圆中心至旋转对称轴的距离,简称为大圆半径;a是小圆的半径)的幂级数形式给出的,此级数对于小的λ(即细环壳)收敛很快,但对于λ的值较大时收敛很慢,不便应用,而λ值较大却是工程上用得更多的。40年代,无转向点的薄壳,如柱壳、锥壳、球壳等受到很多学者的关注,直到张维于1944年发表其博士学位论文[1.5]前对含转向点的圆环壳的理论研究很少。
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1705979873 圆环壳的内力素
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1705979875 张维在其博士学位论文“圆环壳轴对称弯曲的一致有效解”[1.5]中基于Reissner-MeissnerTölke〔8〕方程
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1705979880 式中待求函数X(φ)是由壳中横剪力Q与壳体子午线转角β所组成的复变量,φ是沿子午线(小圆)的坐标,其正方向如图示,且有ds=adφ,方程右端τ(φ)是与外载荷有关的项,Ψ,Φ与坐标φ有关,定义为
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1705979888 其中参数μ为
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1705979896 张维的博士论文封面(1944,10)
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1705979898 式中ν是泊松比。从方程(1)和(4)式可见,第二项含有大参数a/h,相当于首项含有小参数,这是薄壳理论的特点,而且在φ=0,π处是转向点,因此方程(1)是一个含转向点和小参数的薄壳控制方程,其求解是很困难的。
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1705979900 张维首次通过下列变换
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1705979905 将方程(1)化为Bessel方程
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