复合材料圆柱壳受轴向冲击的弹性波传播.pdf

第27卷第4期 北京工业大学学报 voJ27No4 2001年12月 J0uRNAL0FBEuⅢG POLYnc}Ⅱ咀cuNrvERsrrY 髓c．2001 复合材料圆柱壳受轴向冲击的弹性波传播 吴斌，何存富 (北京工业大学机械工程与应用电子技术学院．北京100022) 摘要：研究了啊m啊henko型任意倾斜异性圜柱壳受轴对称冲击载荷作用的波动模型．通过坐标变换，给出了 正变异性复合材料扳斜绕的薄壁旋转壳无量纲形式的波动方程，并利用广义特征线法给出了沿特征线上的相容 方程，得到了数值计算曲线．为这一类同晨的研究提供了一种方法． 关■词：弹性波传播：正变异性圆柱壳；坐标变换 广义特征线 中圈分类号：0347．4 文棘标识码：A 文章■号：0254一0037(2001)04—05帅一05 研究结构中弹性渡传播的问题是弹性动力学的一个重要分支．文献【l，2]分别用La脚a∞变换法和摄 动法研究了半无限长薄膜型圆柱壳端部受轴向扰动时轴对称弹性波的传播问题；膝宁钧等人u，用广义射线 法研究了啊moshenk0翌圆柱壳受轴对称冲击载荷柞用时的弹性瞬态波的传播和反射过程．李永池…用特 征线法研究了正交各向异性复合材料板斜绕的薄壁昔在拉扭联合作用下的应力波传播．吴斌m用特征线法 研究了正交各向异性复合材料圆柱壳受冲击载荷作用的弹性波传播，并与滕宁钧的结果进行了对比． 作者以中面位移、转角和内力合量为独立变量．运用广义特征线理论，给出了正交异性复合材料板斜 绕的Timoshenk0型圆柱壳受轴对称冲击载荷作用的弹性波传播数值计算模型，并以广义特征线理论研究 了受轴对称冲击载荷作用时的弹性瞬态波的传播和反射过程． 1 基本理论 本文采用广义变分原理，在轴对称情况下，推导了一组包括剪切变形和转动惯性效应的壳体运动方 程．具体如下： a^‘．，h=肿(a2u，a即 a·M2／ax+岛／R=p^(a2矿，af2) aQl，az一—M2／R=p^(a2}y／af2) aMI，ax—Q。=(p旷，12)(a却。，af2) 2) aM：，a』一Q2=(p矿／12)(a饥，af 为壳体中面的轴向位移、切向位移、径向位移和壳中面变形前直法线的转角；z为轴向坐标；f为时间． 这里，由于纤维与轴线不一致导致的拉剪耦台项影响很小，忽略不计． 则在两个坐标系下的应力及应变关系可以通过一个坐标变换来表示，即 01=Ql{Qia。，{ t21 收稿日期：200l-03-16． 教育部骨干教师基金资助项目． 作者简介：吴斌(1962_)，男．教授，博士． 万方数据 第4期 吴斌等：复台材料圆柱壳受轴向冲击的弹性渡传播 501 气=Q。7乌7．? (3) Q=[霉-=引㈩ 图l坐标变换示意图 式中 盯=【盯Ilok盯】2盯13吗3】7。盯‘=【盯7l】盯’笠盯’12d’13盯’23】1 (7) e=【e。％e，：e。，。：，】1．一=∥。吒吒叱叱】7 (8) 而M：J，v为转换矩阵． 由正交异性本构关系得 口7=C’-P7