施威德勒型球面网壳结构非线性屈曲分析及优化设计

以某施威德勒型单层球面网壳采光顶为例,建立了其计算模型。首先利用通用的有限元分析软件An-sys对其进行弹性屈曲分析,得到原设计方案的前三阶弹性屈曲临界荷载。然后将特征值屈曲分析的一阶模态作为初始缺陷,采用几何非线性屈曲分析得到非线性屈曲荷载。最后在非线性屈曲分析结果的基础上对原方案进行了优化设计,计算结论对工程设计有参考价值。     

上海卢湾区体育场球形圆顶屋盖结构稳定性分析

该文采用非线性有限元理论,对球形圆顶屋盖考虑初始几何缺陷的结构进行了稳定分析,着重从集中荷载、全跨均布荷载、半跨均布荷载3种工况进行特征值屈曲分析,预测结构的理论屈曲强度,再以弧长法对结构变形进行全过程跟踪,求得极限临界荷载.得出不同的荷载分布对稳定性的影响程度,从而为同类结构的设计和施工提供一定的参考.     

非理想边界拱的面内失稳模式与屈曲荷载

将拱结构中既非固结也非铰支的非理想边界考虑为沿不同方向的具有一定刚度的弹性约束,利用变形几何关系和能量变分原理推导了拱的非线性平衡方程.以圆弧拱为例建立了径向均布荷载下外荷载与结构内力、径向位移之间的关系,通过定义拱的深浅参数和临界约束刚度进行分析并得到了跳跃屈曲、分岔屈曲等的发生条件及存在区间.本文方法所得屈曲路径和屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好,且用数值法分析了不同约束刚度时的屈曲路径和临界荷载.结果表明,临界深浅参数和临界约束刚度对圆弧拱的屈曲模式及屈曲临界荷载影响显著.     

大型储罐外压稳定性

应用ANSYS有限元软件对某大型外压储罐进行屈曲分析,得到非线性屈曲分析的临界失稳外压只有特征值(或线性)屈曲分析结果的70%～80%,说明了线性屈曲分析不能用于工程实际.同时,研究了初始缺陷对非线性屈曲分析临界失稳外压的影响,发现缺陷大小与临界失稳外压成线性关系,因此标准规范中对大型储罐的设计制造误差提出了严格的要求.     

空间薄壁CFRP豆荚杆悬臂屈曲分析及试验

空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.     

空间框架体系弹性稳定分析

对结构进行空间整体分析，并通过结构系统总势能二阶交分为零（δΠ＝０）推导出结构屈曲方程．文中采用目前求解特征值问题最有效、精度最好的反幂法来求解结构的临界荷载，同时编制出应用于实际工程的计算程序．     

ANSYS在复合材料夹层结构屈曲分析中的应用

工程中广泛使用的复合材料夹层结构受各种外力作用时,最常见的失效模式为屈曲。介绍了ANSYS 的特征值屈曲分析的方法,并具体分析了某复合材料集装箱端板的临界屈曲荷载,与经典复合材料层合板计 算结果吻合良好。     

点铆固钢衬壳的热后屈曲线性分析

基于用应力函数Ｆ和挠度函数Ｗ表示的钢衬壳后屈曲非线性控制方程，假设位移函数Ｗ的屈曲模态，用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法导出带有参数Ｔ的非线性方程组，采用伪弧长法追踪钢衬壳的后屈曲平衡路径。具体计算了四点铆固钢衬壳模型在完善和有初始缺陷情形下的后屈曲性态。结果表明：钢衬壳具有屈曲跳跃性和后屈曲稳定性的性态；极值屈曲临界载荷对钢衬壳的初始缺陷是敏感的，并给出了敏感度。给出了铆钉布局对屈曲临界载荷的影响。研究结果对实际工程中安全壳的设计有参考价值。     

索-拱结构面内稳定性研究

应用有限元方法对索拱结构的面内特征值屈曲及考虑几何非线性影响的非线性屈曲的平面内稳定问题进行了研究.程序中使用牛顿拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪,研究了索对结构的极限荷载和平衡路径的影响.考虑了索与水平面夹角、索的根数及不同荷载作用方式、不同边界条件下索-拱结构稳定性能及变形性能的影响.结果表明:索可以非常有效地控制拱结构的失稳模态和破坏形式,提高其极限承载能力,影响破坏过程及后屈曲平衡路线,有效地克服了拱结构在半跨荷载作用下变形大、承载力低的缺点.     

桩腿变化对装配式高架栈桥静力特性的影响

为了分析桩腿长度对装配式高架栈桥桩腿屈曲和静力特性的影响,在静载作用下计算了不同桩腿长度的装配式高架栈桥的上部结构挠度值和下部桩腿应力值,并分析了桩腿长度变化对栈桥桩腿轴力、平台挠度和桩腿屈曲的影响。计算结果表明,桩腿长8m及以下的装配式高架栈桥,在设计荷载静载作用下,上部结构挠度值和下部桩腿应力值的计算结果在工程允许范围内。桩腿长度变化对上部结构的挠度值和桩腿的轴力影响较小,而对装配式高架栈桥的桩腿的屈曲破坏临界荷载影响较大,尤其是当桩腿长大于5m后,桩腿的屈曲破坏临界荷载急剧下降。装配式高架栈桥在设计200kN轮式荷载和300kN履带荷载作用下会发生桩腿屈曲破坏的桩腿临界长度分别为6.95m和7.63m。     

桅杆天线基座整体提升施工风稳定性分析

对桅杆结构风载作用下静力整体稳定进行非线性分析,研究桅杆天线基座整体提升施工的风稳定性.基于桅杆结构的非线性平衡方程,应用ANSYS软件进行结构分析.采用特征值屈曲方法求得桅杆失稳载荷的数值解上限后,以此作为非线性屈曲分析的给定载荷,在渐进加载达到此载荷前,求得非线性失稳临界解,即该基座整体提升时的稳定安全系数,及其后屈曲路径.     

板裂介质围岩的流变屈曲研究

针对板裂和似板裂介质结构围岩体的流变特性，建立了粘弹性围岩岩层的屈曲模型。给出了可描述巷道围岩蠕变特征的岩板松弛模数，及在一定载荷作用下粘弹性岩板的屈曲和后屈曲，临界载荷特性曲线。分析计算表明，当岩板的压应力水平增大到亚临界屈曲状态时，由于材料的非稳定蠕变特征将引起岩层的分岔失稳，围岩发生后屈曲破坏。后屈曲模态幅值可作为岩层破坏的位移判据及时间判据。     

Buckling behavior of pipes in oil and gas wells

Based on the non-linear differential equations of buckled pipes, the buckling behavior of pipes in different wellbores has been analyzed. The relation between the deflection of buckled pipe and the loads on it has been given, and the critical loads for sinusoidal and helical buckling within different wellbores subjected to axial and torsional loads have been determined. Therefore, the profile of load increase during the post-buckling process and the bending moments in the buckled pipe can be determined. In addition, the effects of down-hole packer as fixed end on the helical buckling behavior of pipes have been investigated. These results can be applied to the related engineering design and construction. Keywords: sinusoidal buckling, helical buck     

哈密顿体系下的弹性圆板热屈曲问题

以工程中由于温度引起的结构屈曲为研究背景,以最基本的结构之一的圆板热屈曲问题为研究对象,建立了由于温度引起的弹性圆板屈曲问题的哈密顿体系.在辛体系下将临界温度和屈曲模态归结为辛本征值和本征向量问题,印每一个辛本征值和本征向量对应一个临界温度和屈曲模态.这种辛方法克服了传统振型函数方法的局限性,并可直接得到轴对称和非轴对称的屈曲模态.本征解空间的完备性确保可得到所有的临界温度和对应的屈曲模态.数值结果显示了临界温度的变化规律和屈曲模态的特点.这种辛方法也为求解其他问题提供了一条路径.     

横向纤维搭桥下的脱层屈曲数值模拟

基于结构屈曲分析的ANSYS有限元法,在考虑横向纤维搭桥影响下,对矩形薄板的脱层屈曲进行数值模拟.结果表明：考虑纤维搭桥时,结构脱层屈曲的临界载荷大幅度提高;脱层后,屈曲模态将发生扩展并产生多个半波模态;随着约束刚度不断增大,脱层屈曲区域逐渐减小,局部屈曲的范围逐渐靠近受载端,且脱层屈曲的特征长度（半波波长）随之减小,而临界载荷值增大.     

复合材料加筋壁板轴压屈曲稳定性研究

为研究复合材料加筋薄壁结构在轴向压缩载荷下的稳定性能,应用有限元软件MSC.PATRAN／NASTRAN对该型结构建模并进行屈曲计算,得到结构的失稳屈曲临界载荷和屈曲模态;通过对复合材料加筋壁板进行轴向压缩试验,对其屈曲形式、失稳载荷、破坏过程及破坏载荷进行了研究,试验所得局部屈曲载荷与计算结果较吻合,说明建模方法的合理性。试验分析表明复合材料加筋壁板具有较强的后屈曲承载能力,可以用有限元模拟方法来对该型结构的稳定性能进行分析。     

各向异性复合材料圆柱薄壳轴压下的屈曲性能

复合材料具有强度高，比强度大，材料性能可设计等优点，由各向异性复合材料制成的薄壳广泛地应用于海洋、航空和军工工业之中，根据边界层理论，采用奇异摄动法，考虑非线性前屈曲、大挠度和初始几何缺陷的影响，分析在两端固支条件下，各向异性层合圆柱壳在轴压下的屈曲和后屈曲性态，以挠度为摄动参数，求后屈曲平衡方程的渐进解并导出后屈曲平衡路径的四级表达式，同时给出了确定临界荷载的方法。     

132m跨双层圆柱面网壳的非线性稳定分析

以132 m跨国内最大的干煤棚双层三心圆柱面网壳为研究对象,采用ANSYS有限元分析程序研究其稳定性。在计算中,考虑了载荷作用方式及结构的几何缺陷等因素对网壳稳定性的影响。研究表明:竖向载荷的分布方式对网壳的屈曲载荷影响不大,但对屈曲模态影响较大;满跨水平载荷的屈曲载荷仅为满跨竖向的56%;网壳的屈曲载荷均随结构几何缺陷的增加而减小,且几何缺陷对水平载荷作用下屈曲载荷的影响大于对竖向载荷作用下的影响。