钻柱在考虑扭矩时非线性屈曲的DQE法

给出了圆柱面坐标中受径向约束钻柱屈曲的平衡微分方程。得到斜直井内钻柱屈曲分析的DQE(Differential Quadrature Element)法列式。用DQE法对斜直井内钻柱的非线性屈曲进行了计算分析。结果表明:在相同的轴向荷载下扭矩对钻杆的非线性屈曲位移和钻杆的分布约束力影响很小,扭矩对钻杆的螺旋屈曲临界荷载有影响,扭矩的作用使得钻柱螺旋屈曲临界荷载增大。     

斜直井中扭矩和轴力共同作用下钻柱的屈曲问题

利用能量方法研究了轴向载荷和扭矩共同作用下钻柱的屈曲问题 ,着重研究了扭矩对钻柱屈曲的影响 ,理论分析和实验验证均发现 ,轴向载荷、井斜角和扭矩是影响钻柱屈曲的重要因素。当其他条件相同时 ,钻柱的屈曲载荷随井斜角的增加而增加 ,呈非线性 ;扭矩使钻柱的屈曲载荷明显降低 ,并且随井斜角的增大 ,降低的幅度减小 ;扭矩值越大 ,钻柱的刚度越小 ,钻柱屈曲载荷的降低程度就越显著。     

斜直井中扭矩和轴力共同作用下钻柱的屈曲问题

利用能量方法研究了轴向载荷和扭矩共同作用下钻柱的屈曲问题,着重研究了扭矩对柱柱屈曲的影响,理论分析和实验验证均发现,轴向载荷、井斜角和扭矩是影响钻柱屈曲的重要因素。当其他条件相同时,钻柱的屈曲载荷随井斜角的增加而增加,呈非线性,扭矩使钻柱的屈曲载荷明显降低,并且随井斜角的增大,降低的幅度减小;扭矩值越大,钻柱的刚度越大,钻柱屈曲载荷的降低程度就越显著。     

双螺杆磨浆机螺杆扭矩和轴向推力的测量与研究

对双螺杆磨浆机的螺杆扭矩、轴向推力和机筒压力进行了测量实验研究.首先,选择磁电相位差式转矩传感器应变环式轴向推力测量方法和扩散硅式压力变送器,构建了双螺杆磨浆机的螺杆扭矩、轴向推力和机筒压力测量实验系统.在此基础上进行了实验研究.得到了双螺杆磨浆机螺杆扭矩、轴向推力机筒压力和流量与螺杆几何参数之间的关系.分析表明:按对双螺杆磨浆机扭矩、功耗和流量影响程度由大到小排序是螺杆转速、反向螺旋螺纹扣数、反向螺棱槽宽和反向螺棱槽数等.本文的工作对合理确定螺杆设计参数、选取电机与轴承及双螺杆磨浆机构挤压模型的建立等都是有意义的.     

考虑扭矩影响的弯曲井眼内钻柱屈曲特性分析

分析了弯曲井眼内钻柱屈曲特性,推导了考虑扭矩影响下的弯曲井眼内钻柱屈曲微分方程和屈曲临界载荷计算模型。针对ϕ215.9 mm井眼内的ϕ127.0 mm钻杆,建立了增斜和降斜井段钻柱的有限元模型,对比分析了考虑和不考虑扭矩影响时的钻柱屈曲特性。结果表明,钻柱正弦屈曲构型与扭矩无关,而只与钻柱所受轴向载荷有关,扭矩对螺旋屈曲构型影响较大。数值模拟得到的弯曲井段不同造斜率下的钻柱屈曲临界载荷与解析解的相对误差在15%以内,证明了数值模拟的可靠性。弯曲井眼内施加扭矩后,螺旋角位移增大,正弦和螺旋屈曲临界载荷降低。钻柱正弦屈曲形态变化较小,扭矩对螺旋屈曲变形的影响更大。增斜井段钻柱从顶部开始发生正弦和螺旋屈曲,钻柱底部保持平衡状态;在降斜井段,不考虑扭矩时,初始正弦和螺旋屈曲均首先出现在钻柱下部,考虑扭矩影响时,降斜段初始正弦屈曲出现在钻柱上部,初始螺旋屈曲同时出现在钻柱上部和下部。相对于增斜段,降斜段钻柱屈曲临界轴向载荷非常小,说明增斜井段发生屈曲的可能性相对较小,降斜井段则很容易发生屈曲。结果有望为水平井、大位移井弯曲井眼内钻柱设计、屈曲控制与强度校核提供参考。     

圆柱壳轴向冲击屈曲数值仿真及其应力波效应分析

采用LS-DYNA对刚体质量轴向撞击圆柱壳动力屈曲全过程进行了数值模拟,给出了不同时刻的屈曲模态、应变分布和撞击力时程曲线,分析了壳的几何物理参数及撞击加载条件对屈曲行为的影响,同时分析了屈曲过程中的横向惯性效应和应力波效应。     

考虑自重的斜井钻柱稳定性

钻柱轴向力是井眼倾角、钻柱摩擦系数及钻柱浮重的函数,将此函数代入斜井钻柱挠曲线方程,并采用无穷级数法求解,确定钻柱长度系数与临界屈曲压力系数之间的关系.结果表明:当钻柱长度系数增加时,临界屈曲压力系数趋于常数;钻进过程中钻柱很容易发生屈曲,在进行钻柱摩阻扭矩分析时,考虑钻柱的屈曲很有必要.     

静水压荷载下功能梯度圆环的弹性屈曲

管道屈曲问题中,结构通常被考虑为平面应力圆环,但若存在轴向位移约束,其状态更接近平面应变圆环的状态.文中从理论上研究静水压作用下平面应力和平面应变功能梯度材料圆环的弹性屈曲问题.假定材料沿厚度方向弹性物性按照幂律分布连续变化,结合一阶剪切变形理论和Kárman几何关系,应用虚位移原理,导出结构的基本平衡方程;采用本征值方法得到了屈曲控制方程和结构屈曲临界荷载的解析解.通过算例比较了平面应力和平面应变状态下结构理论屈曲性能,同时考察了结构径厚比和材料组分参数的影响.结果表明:平面应变功能梯度材料圆环屈曲临界荷载略高于平面应力的结果;当材料组分参数介于0.1至10区间内时,两种圆环的屈曲临界荷载均下降得较为明显.     

理想刚塑性圆柱壳在轴向冲击作用下的动态非轴对称屈曲

采用包含轴向坐标ｘ和环向坐标θ的屈曲模态,通过最估模态的分析得到了理想刚塑性圆柱壳在轴向冲击载荷作用下,发生轴对称的及多种非轴对称屈曲模态时的临界速度,并进一步了临界速度与径厚比的关系。     

纵向受压加筋板架有侧向压力时加强筋的扭转屈曲

在Vlasov导出的一般薄壁杆件扭转屈曲微分方程式的基础上,利用迦辽金法导出计算扭转屈曲临界应力的广义特征值问题.研究了侧向应力为定值、轴向压力为活载荷的情况,探讨了侧向压力对轴向临界应力的影响.考虑了板对加强筋的弹性转动约束,对板内压应力的影响以及板受压屈曲后屈曲模式的影响亦进行了讨论.     

固支-简支弹性杆的热过屈曲

基于轴线可伸长细杆的几何非线性理论,建立了一端固定夹紧另一端固定简支的均匀加热直杆热弹性过屈曲行为的精确数学模型．这是一个包含杆轴线弧长在内的多未知函数的强非线性一阶常微分方程两点边值问题．采用打靶法和解析延拓法直接数值求解上述非线性边值问题,获得了杆的热过屈曲状态解,给出了具有不同长细比杆的热过屈曲平衡路径．     

变截面杆弹性过屈曲精确模型及其数值解

基于轴线可伸长弹性杆的几何非线性大变形理论,建立了一端简支另一端固定变截面直杆的过屈曲控制方程,并应用打靶法直接数值求解相应的强非线性边值问题,获得了数值意义上的精确解．     

特高薄拱坝坝体屈曲分析及应力控制指标的修正

对高薄拱坝几何参数进行了统计分析,根据此分析结果建立了特高薄拱坝稳定分析概化模型.采用空间有限元稳定分析方法对特高薄拱坝的坝体屈曲问题进行了研究,并通过对拱坝的强度和稳定超载分析,得出了拱坝破坏包络曲线.分析结果表明,特高薄拱坝设计时应重视坝体屈曲影响,考虑坝体屈曲影响后应对应力控制指标进行修正.     

In-Plane Elastic Buckling of Arch

IntroductionAn arch resists its applied load by a combination ofbending and axial compression effects,and failselastically by excessive bending or by buckling inthe plane of loading.An arch with a symmetric in-plane load may suddenly deflect from symmetri…     

非对称截面环状Kirchhoff弹性细杆的拓扑构型分析

为了揭示非对称截面环状Kirchhoff弹性细杆受到外力（矩）作用时其拓扑状态的变化情况,引入了等效初始扭矩的概念,利用势能密度函数与哈密顿函数形式上的相似性,建立了其与系统哈密顿函数、初始自连接数之间的定量关系．以环状DNA分子为背景,对扭矩模型进行了非线性动力学分析,并利用解析方法中的待定固有频率法,分析了主要参数对扭矩模型稳定构型的影响．最后,利用等效刚度得到相应状态下曲率的表达式,为进一步认识和描述DNA环受到生物酶作用下的稳定构型提供了新的理论途径．     

压电效应对软基体上压电薄膜局部和整体屈曲的影响

附于预拉伸软基体上的弹性薄膜会发生局部屈曲,将这一特性应用于微纳米系统,可以发明新的可延展性电子器件.通过变分法推导了压电薄膜/软弹性基板复合系统的控制方程,分析了基体预拉伸情况下的压电薄膜/基体复合系统的整体屈曲机制.进一步研究了局部屈曲和整体屈曲的转换现象,得到了2种屈曲模式临界条件的解析解.结果发现,薄膜材料的压电效应对整体屈曲和局部屈曲2种屈曲模式的临界条件都具有不可忽略的影响,压电薄膜系统比弹性薄膜系统具有更高的刚度和更好的稳定性.     

弹性支承上四边简支复合材料层合板屈曲性能分析

采用双参数地基模型,运用能量变分法,推导了弹性支承上四边简支复合材料层合板在面内压缩荷载作用下屈曲问题理论计算公式;并将结果与现有结果进行对比,验证了方法的适用性。对纤维铺层、弹性支承常数及纵横比等参数对复合材料层合板屈曲系数影响进行分析。结果表明,层合板屈曲系数随着弹性支承刚度的增加而增大,随着纤维铺层角的变化而变化,弹性支承剪切刚度对层合板屈曲系数的贡献不可忽略。方法可为复合材料夹层板结构实际工程设计提供参考。     

非均布面内变温下环形薄板的热屈曲

本文研究了内外周边完全夹紧的各向同性环板在面内非均匀温度场作用下的热弹性稳定性问题。由薄板大变形理论建立了环板热屈曲问题的数学模型,并简化为一个偶合的二阶非线性常微分方程边值问题,重点讨论和求解了非线性方程在其平凡解处的线性化问题,得到了反映环板失稳特性的临界温度曲线。在给定几何参数下,数值计算表明这些曲线是非常近似的直线;当温度分布均匀时,临界曲线退化为一些临界点。     

大跨度拱桥的非线性与稳定分析

考虑施工过程中结构体系不断变化、荷载逐步增加以及拱桥结构大位移等因素,建立了大跨度拱桥结构的非线性稳定计算模型,编制了相应的程序。文中对某拱桥施工全过程的稳定性和几何非线性模拟计算,得出了各个施工阶段稳定安全和非线性影响系数;计算结果为该大桥设计和施工提供了理论依据。     

波纹管在任意载荷作用下的几何非线性分析

为了深入探讨波纹管的力学特性 ,基于 Sanders非线性薄壳理论 ,用有限元法对其进行了非轴对称几何非线性分析。由于选取两结点非协调曲边旋转壳单元作为离散单元 ,解决了某些波纹管因子午线曲率有突变而在求解上造成的困难。同时由于将所有物理量 ,包括非线性耦合项 ,均沿环向进行了 Fourier展开 ,并通过适当的三角恒等式将非线性耦合项处理成“伪载荷”。因此能够方便有效地解决任意子午线形状的波纹管在任意载荷作用下的几何非线性问题