这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
研究作者及机构
本研究由Xinlong Zuo（江苏开放大学信息技术学院）、Wenxian Tang（江苏科技大学机械工程学院）和Yongsheng Li（中国船舶科学研究中心）共同完成。研究于2025年2月13日发表在期刊《Ships and Offshore Structures》上，DOI为10.1080⁄17445302.2025.2462547。
学术背景
本研究属于船舶与海洋工程领域，主要关注外部压力下金属圆柱壳的弯曲行为及其复合材料环的增强效果。金属圆柱壳在压力容器、管道、水下自主航行器（AUV）和载人潜水器等海洋工程中广泛应用，但其在外部压力下容易发生失稳或坍塌，导致结构效率低下。传统的加强方法（如焊接钢环）会引入残余应力和缺陷，而复合材料因其高强度、轻质和耐腐蚀性，成为增强金属圆柱壳的理想选择。然而，目前尚缺乏关于复合材料增强金属圆柱壳在外部压力下弯曲行为的理论公式。因此，本研究旨在推导一种可靠的理论公式，以评估复合材料增强金属圆柱壳的弯曲行为，并优化复合材料环的设计。
研究流程
研究分为以下几个步骤：
理论推导
研究首先基于小变形假设，推导了金属圆柱壳和复合材料增强金属圆柱壳在外部静水压力下的弯曲理论。通过建立第四阶微分方程，描述了圆柱壳的轴对称弯曲行为，并给出了位移、弯矩和剪切力的表达式。对于复合材料增强圆柱壳，研究进一步考虑了复合材料环的厚度和高度对局部刚度的影响，并提出了优化设计公式。
数值模拟
研究使用Abaqus/Standard软件对金属圆柱壳和复合材料增强圆柱壳进行了静力学分析。通过建立有限元模型（FEM），模拟了圆柱壳在外部压力下的弯曲行为。金属圆柱壳采用S4R壳单元建模，而复合材料增强圆柱壳采用多层壳单元（SC8R）建模，以确保理论模型与数值模型的一致性。
结果对比与优化
研究将理论公式的计算结果与数值模拟结果进行了对比，验证了理论模型的合理性。同时，研究分析了复合材料环的厚度和高度对圆柱壳弯曲行为的影响，并提出了优化设计公式，以减少最大变形和最大差异。
主要结果
1. 理论模型验证
理论公式与数值模拟结果的对比显示，金属圆柱壳的最大变形差异为3.83%，而单环增强圆柱壳的最大变形差异为9.55%。对于双环和三环增强圆柱壳，最大变形差异分别为5.86%和4.12%。理论公式能够较好地预测圆柱壳两端的变形，但在中心区域的差异较大（21.36%），这主要是由于理论模型中忽略了复合材料环的轴向弯曲刚度。
复合材料环的影响
研究发现，复合材料环的厚度对圆柱壳的最大变形有显著影响。随着复合材料环厚度的增加，最大变形减小，但变形峰值会出现在复合材料环的末端。复合材料环的高度对最大变形的影响较弱，但当环的高度增加到一定程度时，变形峰值可以显著减小甚至消失。
优化设计
研究提出了优化设计公式，通过调整复合材料环的位置和高度，可以显著减少圆柱壳的最大变形。例如，当复合材料环的厚度与金属壳厚度的比值为0.3时，最大变形减小到1.023l，最大差异仅为0.001l。
结论
本研究推导了一种可靠的理论公式，用于评估复合材料增强金属圆柱壳在外部压力下的弯曲行为，并通过数值模拟验证了其合理性。研究结果表明，复合材料环的厚度和高度对圆柱壳的弯曲行为有显著影响，优化设计可以显著减少最大变形。该研究为复合材料增强金属圆柱壳的设计提供了理论依据，具有重要的科学价值和应用价值。
研究亮点
1. 首次推导了复合材料增强金属圆柱壳在外部压力下弯曲行为的理论公式，填补了该领域的研究空白。
2. 通过数值模拟验证了理论模型的合理性，并提出了优化设计公式，为实际工程应用提供了指导。
3. 研究揭示了复合材料环厚度和高度对圆柱壳弯曲行为的影响规律，为复合材料增强结构的设计提供了重要参考。
其他有价值的内容
研究还指出，未来应进一步研究复合材料环的厚度、宽度和缠绕方向对圆柱壳坍塌性能的影响，并开发合理的实验方法以验证理论模型。
以上是对该研究的全面报告，涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值。