一、1844年
伸縮節(jié)的_提出是由于火車的蒸汽機鍋爐要求有一種非液體測壓計,為此采用了波紋板(即膜盒)。不久便出現了其他形式的
伸縮節(jié),并用于氣象工作。二次世界大戰(zhàn)伸縮節(jié)在軍事上有許多應用。但知道1950年,伸縮節(jié)的研究主要是按材料力學方法進行的,即沿伸縮節(jié)兩相鄰的子午線切取一窄條,略去其錐度變化,簡化成曲梁進行分析。
二、1958年美國EJMA依舊這些成果頒布了軸向式伸縮節(jié)的工程設計標準(_版,以后約每五年更新版本一次,1998年為第七版)。1960年代由于石油工業(yè)、化工、宇航及核能的興趣和發(fā)展,大量復雜的管道系統(tǒng)提出了位移補償和隔振的要求。人們一方面嘗試用伸縮節(jié)補償管道的角位移和橫向位移,一方面展開了以旋轉殼理論為基礎的波紋管研究。關于伸縮節(jié)的軸對稱問題,主要以H.Reissner和E.Meissner軸對稱旋轉殼二階交系數常微分方程組為基礎,根據伸縮節(jié)多由國環(huán)殼組成這一特點,對旋轉殼基本方程進行簡化和修改,以適合于細圓環(huán)殼和圓環(huán)殼問題。但求解時遇到了困難:_級數解收斂性限制太大;三角級數解除了有收斂性限制外還不能_滿足邊界條件。所以,多數工作著重于求漸進積分解,以及能量法、攝動法、有限差分法的運用。
三、1979年錢偉長全面地克服了上述困難,先從H.Reissner(1912)和E.Meissner(1915)軸對稱殼方程出發(fā),用統(tǒng)一的復變量化過程導出與歷史上相一致的軸對稱圓環(huán)殼復變量方程,證明了它們之間的差別都在Love-Kirchhoff薄殼假定的容許范圍以內,再_其中的圓環(huán)殼方程和細環(huán)殼方程給出了一般解。錢偉長求得的圓環(huán)殼一般解,不接在環(huán)殼全域處處收斂而且能方便得處理邊界條件。他用這一成果計算了C型伸縮節(jié)、U型伸縮節(jié)等,帶動了一批伸縮節(jié)的研究工作。
四、1986年研究了軸對稱載荷下旋轉殼彈性小應變軸向任意大撓度問題,考慮了旋轉殼子午線曲率或切線突變的情況,提出了一組微分方程和數值解,大量的計算結果都與試驗吻合,黃黔提出的方法降低了對函數光滑性的要求,在伸縮節(jié)的環(huán)充與環(huán)殼或環(huán)板或錐殼的連接處可自動滿足其邊界連續(xù)性條件,使求解過程大為簡化,波紋管軸對稱彈性變形問題得到成功解決。1980年至今還有一些工作是針對伸縮節(jié)軸對稱問題的,例如,1997年S.VNarasimhan等基于圓環(huán)殼、錐殼的線性理論利用已有的漸近解對內壓作用下的V型
伸縮節(jié)進行了應力分析。
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