
【计】 shell theory
【计】 body case
【化】 body; case; shell
frame of reference; theoretics; theorization; theory
【化】 Rice-Ramsperger-Kassel theoryRRK; theory
【医】 rationale; theory
壳体理论(Shell Theory)是固体力学的重要分支,研究具有曲面几何特征的薄壁结构在载荷作用下的力学行为。其英文对应术语为"Shell Theory",核心研究对象为厚度远小于其他维度的壳体结构(如穹顶、压力容器、航天器外壳等)。
壳体理论基于弹性力学原理,采用张量分析描述曲面坐标系的应力-应变关系。其控制方程包含壳体平衡方程(Equilibrium Equations)、本构关系(Constitutive Relations)和几何协调方程(Compatibility Equations)。代表性公式如壳体弯曲微分方程: $$
abla w = frac{q}{D} $$ 其中$w$为法向位移,$q$为分布载荷,$D$为抗弯刚度。
该理论广泛应用于:
中文术语 | 英文对应 |
---|---|
壳体厚度 | Shell Thickness |
曲率张量 | Curvature Tensor |
薄膜应力 | Membrane Stress |
边界效应 | Boundary Layer Effect |
权威参考文献:
壳体理论是研究壳体结构力学性能的学科,属于弹性力学和应用力学的分支,主要分析壳体在外力作用下的变形、内力分布及稳定性。以下是关键要点:
基本结构
壳体由内、外两个曲面围成,两曲面之间的中面法线长度称为厚度。根据厚度与中面曲率半径的比值($delta/R$)分为:
理论假设
壳体理论在弹性力学基础上引入以下假设:
力学特性
壳体通过中面应力而非弯曲应力承载荷载,材料利用率高,强度重量比优异。例如,薄壳结构在相同荷载下比平板更轻、更坚固。
应用领域
广泛应用于水利工程(如拱坝)、航空航天(飞机机身)、建筑(穹顶)、船舶等领域。
壳体理论起源于19世纪末的基尔霍夫-乐甫假设,20世纪后因工程需求快速发展。现代研究结合数值计算与解析方法(如复变量法、位移场法),提升了精度与适用性。
如需进一步了解具体工程案例或公式推导,可查阅弹性力学教材或专业文献。
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