受熱板殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、在高溫下工作的工程結(jié)構(gòu)稱為熱結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度變化時常見的板殼結(jié)構(gòu)會發(fā)生熱變形。由于熱變形不均勻或邊界約束，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)力、彎矩和應(yīng)力。過大的熱變形和應(yīng)力都會影響結(jié)構(gòu)的正常使用，甚至?xí)?dǎo)致災(zāi)難性的事故。如何盡可能降低結(jié)構(gòu)熱變形和熱應(yīng)力一直是學(xué)者研究的熱點。
　　本文從熱荷載下的應(yīng)變能表達(dá)式出發(fā)，采用最優(yōu)準(zhǔn)則法，構(gòu)建增廣泛函，推導(dǎo)在體積約束下受到非均勻溫度場作用的板殼結(jié)構(gòu)的厚度分布優(yōu)化。熱荷載下的應(yīng)變能表達(dá)式與傳統(tǒng)表達(dá)式有所不同，應(yīng)變

2、能由機械應(yīng)變和應(yīng)力共同作用產(chǎn)生。由于熱問題中應(yīng)變能的特殊性，在實際求解中，需要消除熱應(yīng)變的影響。這對后續(xù)的計算產(chǎn)生了困難。本文提出了一種構(gòu)建虛擬位移場的方法，簡化推導(dǎo)過程，推導(dǎo)出非均勻溫度場下板殼厚度優(yōu)化分布的迭代格式。
　　本文第一部分討論了應(yīng)變能的不同表達(dá)式，提出以熱荷載下的應(yīng)變能為目標(biāo)，考慮材料體積約束，受到熱荷載的彈性薄板厚度優(yōu)化的問題列式。在此列式的基礎(chǔ)上，構(gòu)造增廣泛函，采用變分方法，建立了最優(yōu)厚度需要滿足的優(yōu)化準(zhǔn)則。此

3、優(yōu)化準(zhǔn)則可以處理溫度場沿厚度線性變化并在平面內(nèi)變化、材料體積為常數(shù)的彈性實心薄板變厚度優(yōu)化問題。隨后給出部分?jǐn)?shù)值算例。
　　本文第二部分研究在新應(yīng)變能形式下柱殼厚度優(yōu)化的迭代格式。通過構(gòu)建虛擬位移場，推導(dǎo)溫度沿母線方向變化下的柱殼厚度優(yōu)化迭代格式。研究了只考慮膜力、只考慮彎矩和同時考慮膜力和彎矩這三種不同的近似方法，提出非均勻溫度下相應(yīng)的厚度優(yōu)化迭代格式。隨后給出不同形狀的柱殼算例，對比不同迭代格式的結(jié)果。
　　本文第三部分