因为圆筒壳沿母线方向的曲率为零,而其周向曲率又为常数,易于进行理论分析,这就是使用柱壳法(圆筒法的条件)。
从理论上讲,只要有足够的边界条件,即可以从这些方程中解得全部未知量。
一般说来,在每个边界上只能有四个边界条件,但自然边界条件有五个。
在这种情况下,应将扭矩化为等效的剪力。
壳体方程组十分复杂,所以对任意载荷下的任意形状壳体求得一般解是很困难的,而只能求经过简化的某些特殊壳体的解,它们在工程应用上具有重要的价值。
求解壳体内的位移和内力须将各方程联立。联立基本方程组可化为仅用壳体的挠度表达的八阶偏微分方程。
扩展资料:
圆筒壳制作方便,应用极为广泛。
此外,圆筒壳沿母线方向的曲率为零,而其周向曲率又为常数,所以易于进行理论分析。
最初,圆筒壳方程的表达式相当复杂,1933年美国的L.H.唐奈作了简化:
①在壳体中面的周向平衡方程中,忽略周向曲率对横向剪力N2的影响;
②在变形分量κ1、κ2和κ12的几何方程中,略去含切向位移分量u和v的项。
由此得到在仅有法向表面载荷q3作用的唐奈方程。
ξ=x/a,θ=s/a,a为圆筒的半径,x、s分别表示轴向和周向的长度变量;△为拉普拉斯算符。
对于较短的圆柱壳,唐奈方程具有一定的精度。
1959年美国的F.W.莫利对唐奈方程作了改进,他将第三个法向位移方程改成下式:从而提高了唐奈方程的精度并扩大了它的应用范围,形式也得到了简化。
对轴对称载荷作用下的圆筒壳,唐奈方程简化为弹性基础上板条梁的弯曲方程。
1932年,苏联的В.З.符拉索夫针对周向加劲的长圆柱壳体(见加劲板壳)提出了一种简化的半无矩理论(又称半弯矩理论)。
它是在忽略柱体母线方向所有弯矩和周向变形的基础上建立的理论,它还被推广应用于任意截面形状的长柱壳体。
此外还有薄膜壳、扁壳、旋转壳。
长圆筒(long cylinder)是在一定的外压作用下,会发生失稳且产生两个波纹的圆筒。
此类圆筒的长度与直径之比、直径与厚度之比相对较大,圆筒两端的封头或环形刚性件对中间部分筒体不能起到加强作用,比较容易发生失稳且被压扁。
影响长圆筒失稳压力的主要因素有圆筒直径与厚度之比、材料的弹性模量。当失稳应力超过弹性范围时,失稳压力还与材料的屈服强度有关。
参考资料: