1.横向均布载荷下预应力圆薄膜弹性能的确定方法,其特征在于:对周边固定夹紧的预应力圆形薄膜横向施加一个均布载荷q,其中圆形薄膜的厚度为h、半径为a、杨氏弹性模量为E、泊松比为ν、预应力为σ0,测得所施加的均布载荷q的值,由以下公式确定该圆形薄膜变形后的弹性能U:
U = πa 10 / 3 c 1 / 3 q 4 / 3 2 1 / 3 E 1 / 3 h 1 / 3 [ g ( c ) - h ( c ) ] , ]]>
其中,π是圆周率,
g ( c ) = 1 + ( 1 4 + 1 2 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 ) c + ( 5 36 + 11 18 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 1 2 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 ) c 2 + ( 55 576 + 49 72 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 61 48 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 5 8 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c ) c 3 + ( 7 96 + 2647 3600 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 4051 1800 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 253 100 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 7 8 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 ) c 4 + ( 205 3456 + 101639 129600 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 443119 129600 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 8521 1350 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 7141 1440 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 21 16 2 5 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 ) c 5 + ( 17051 338688 + 2639243 3175200 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 866077 181440 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 13308283 1058400 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 1904549 117600 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 113623 11760 2 5 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 33 16 4 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 ) c 6 + ( 2864485 65028096 + 5947093 6773760 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 91705651 14515200 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 1115512751 50803200 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 1366411591 33868800 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 740195 18816 2 5 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 33661 1792 4 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 + 429 128 2 7 / 3 a 14 / 3 q 14 / 3 h 14 / 3 E 14 / 3 c 7 / 3 ) c 7 , ]]>
h ( c ) = 1 2 + 1 3 ( 1 4 + 1 2 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 ) c + 1 4 ( 5 36 + 11 18 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 1 2 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 ) c 2 + 1 5 ( 55 576 + 49 72 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 61 48 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 5 8 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c ) c 3 + 1 6 ( 7 96 + 2647 3600 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 4051 1800 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 253 100 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 7 8 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 ) c 4 + 1 7 ( 205 3456 + 101639 129600 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 443119 129600 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 8521 1350 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 7141 1440 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 21 16 2 5 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 ) c 5 + 1 8 ( 17051 338688 + 2639243 3175200 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 866077 181440 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 13308283 1058400 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 1904549 117600 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 113623 11760 2 5 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 33 16 4 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 ) c 6 + 1 9 ( 2864485 65028096 + 5947093 6773760 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 91705651 14515200 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 1115512751 50803200 2 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 1366411591 33868800 2 4 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 740195 18816 2 5 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 33661 1792 4 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 + 429 128 2 7 / 3 a 14 / 3 q 14 / 3 h 14 / 3 E 14 / 3 c 7 / 3 ) c 7 , ]]>
而中间参量c的值由方程
[ 2 cf ′ ( c ) + ( 1 - ν ) f ( c ) ] - ( 1 - ν ) 2 5 / 3 h 2 / 3 c 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 E 1 / 3 σ 0 = 0 ]]>
确定,其中,
f ( c ) = 1 - 1 2 c - 1 6 ( 1 + 2 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 ) c 2 - 1 144 ( 13 + 56 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 48 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 ) c 3 - 1 1440 ( 85 + 584 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 1104 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 1152 a 2 q 2 h 2 E 2 c ) c 4 - 1 21600 ( 925 + 8904 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 27104 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 62592 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 23040 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 ) c 5 - 1 907200 ( 30125 + 377688 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 1619968 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 6038784 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 4907520 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 1382400 × 2 2 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 ) c 6 - 1 203212800 ( 5481025 + 85400640 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 478992416 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 2520947712 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 3305599488 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 2047057920 × 2 2 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 928972800 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 ) c 7 , ]]>
f ′ ( c ) = - 1 2 - 1 3 ( 1 + 2 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 ) c - 1 48 ( 13 + 56 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 48 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 ) c 2 - 1 360 ( 85 + 584 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 1104 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 1152 a 2 q 2 h 2 E 2 c ) c 3 - 1 4320 ( 925 + 8904 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 27104 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 62592 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 23040 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 ) c 4 - 1 151200 ( 30125 + 377688 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 1619968 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 6038784 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 4907520 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 1382400 × 2 2 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 ) c 5 - 1 29030400 ( 5481025 + 85400640 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 478992416 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 2520947712 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 3305599488 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 2047057920 × 2 2 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 928972800 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 ) c 6 - 1 914457600 ( 165851725 + 3108156432 × 2 1 / 3 a 2 / 3 q 2 / 3 h 2 / 3 E 2 / 3 c 1 / 3 + 21730770208 × 2 2 / 3 a 4 / 3 q 4 / 3 h 4 / 3 E 4 / 3 c 2 / 3 + 149806363136 a 2 q 2 h 2 E 2 c + 277407668736 × 2 1 / 3 a 8 / 3 q 8 / 3 h 8 / 3 E 8 / 3 c 4 / 3 + 276724703232 × 2 2 / 3 a 10 / 3 q 10 / 3 h 10 / 3 E 10 / 3 c 5 / 3 + 274790154240 a 4 q 4 h 4 E 4 c 2 + 52022476800 × 2 1 / 3 a 14 / 3 q 14 / 3 h 14 / 3 E 14 / 3 c 7 / 3 ) c 7 , ]]>
中间参量c没有单位,其它所有参量皆采用国际单位制。