轴压功能梯度材料圆柱壳的弹、塑性屈曲分析

功能梯度材料板壳弹性屈曲领域研究已取得许多卓有成效的成果,而弹塑性、塑性屈曲问题的研究却鲜有报道。针对功能梯度材料圆柱壳的弹、塑性屈曲问题,采用有限元软件ABAQUS开展了数值模拟与分析。分析中采用叠层模型,定义材料沿厚度方向的梯度特性,计入材料的物理非线性和前屈曲几何非线性的影响。计算得到弹、塑性功能梯度材料圆柱壳的屈曲临界荷载和变形模式,给出了壳体从弹塑性屈曲到塑性屈曲的转化过程,并对屈曲类型对应的区域进行划分,研究了壳体厚度、组分参数对屈曲临界状态的影响。     

考虑径厚比影响的圆柱壳滞回破坏机制分析

为了明确径厚比对于圆柱壳结构滞回性能的影响，通过低周往复荷载试验和数值模拟，研究了不同径厚比圆柱壳的滞回破坏模式和耗能能力。结果表明，径厚比会影响圆柱壳的最终破坏模式，随着径厚比的增大，破坏模式从底部象足式屈曲转变为褶皱式屈曲破坏。累积等效塑性应变和等效黏滞阻尼系数都随着径厚比的增大逐渐降低，径厚比越大，塑性发展越不充分，结构的耗能能力越弱。圆柱壳的塑性强化阶段随着径厚比的增大逐渐缩短，当径厚比超过250后，结构未经历塑性强化直接进入屈曲发展阶段，径厚比越大，局部屈曲出现越早，导致截面未达到全塑性弯矩即破坏，对于大径厚比圆柱壳结构的全塑性弯矩理论值应进行相应的修正。     

外压作用下圆柱壳的塑性初始后屈曲

本文基于塑性流动理论,利用 Hutchinson 的塑性初始后屈曲方法,研究了无缺陷圆柱壳在均匀外压作用下的弹塑性后屈曲性态.壳体材料为任意幂次强化模型.计算结果表明,对于直径厚度比 D/t<40的一类壳体,必须要考虑塑性变形,而且由此表现出来的后屈曲性态和弹性情况完全不同,它存在有压力极限值,对几何缺陷的敏感比较显著.     

侧压下含缺陷功能梯度材料圆柱壳的屈曲

本文采用圆柱壳Donnell方程和前屈曲一致理论,研究了侧压作用下含缺陷功能梯度材料圆柱壳的屈曲问题,计及前屈曲效应和材料物性温度相关性的影响,结合伽辽金原理,给出了功能梯度材料圆柱壳的临界屈曲条件。数值结果考虑了缺陷、组分参数、温度和壳体尺寸对屈曲的影响。     

纤维缠绕圆柱壳轴对称分叉屈曲

讨论了多层复合材料圆柱壳在轴向压缩载荷的条件下的对称分叉屈曲。基于Ｄｏｎｎｅｌｌ方程，将位移法与复数解法推广应用于纤维缠绕圆柱壳的稳定性问题。提出了壳体在轴向压缩下的轴对称屈曲模态以及临界载荷的算法，特别着重考虑了各类边界条件与耦合效应。其理论和结果可直接应用于固体火箭发动机壳体的结构设计。     

粘塑性受扭圆柱壳在外压下的屈曲

应用Ｂｏｄｎｅｒ－Ｐａｒｔｏｍ粘塑性构方程，研究受扭圆柱在外压下的屈曲问题。文中将每一瞬时的粘塑性壳体看成一正交各向异性圆柱体，进而将屈曲问题转化为一齐次线性方程的求解。本文主要研究应变率的效应，并忽略惯性项的影响。     

纵环加筋圆柱壳塑性屈曲分析

采用Mises屈服准则和塑性形变理论,基于能量原理对纵环加筋圆柱壳的塑性屈曲进行了分析,给出了简明的临界压力求解公式并讨论了壳板塑性屈曲、肋板局部塑性屈曲和环筋柱壳塑性屈曲等几种特殊情况.计算结果表明,本文方法具有较好的精度和通用性.     

矩形大开孔圆柱壳轴压作用下的屈曲性能

利用数值方法研究了开有矩形大开孔的薄壁圆柱壳在轴压作用下的屈曲性能.首先通过特征值屈曲分析,得到开孔圆柱壳的一阶屈曲模态,并预测屈曲荷载的上限;其次,通过非线性分析,得到结构的荷载位移全过程响应;然后引入正交试验设计方法,分析了矩形开口的周向角度、高度和轴向位置等几何参数对结构稳定性的影响.分析表明,矩形开孔圆柱壳临界屈曲荷载的上限值远小于无开孔圆柱壳的下限值,影响矩形开孔圆柱壳轴压作用下稳定性的主要因素为壳体的径厚比,临界荷载值随径厚比的增大迅速下降.     

层合圆柱壳体表层矩形分层屈曲分析

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层矩形分层屈曲特性,分析了母层壳、子层壳的几何、物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系,探讨了拉伸分层屈曲形成的机制及其层合圆柱壳体中面曲率对分层屈曲的影响.     

一种薄扁球壳的动力响应和屈曲的实验分析

本文对一种铝合金薄扁球壳进行了动力实验研究,用45号钢的平头圆柱弹体对壳顶以不同速度进行撞击。实验结果表明壳体上所形成的塑性环随时间的增长由其中心沿壳体子午线向其外围扩展;当弹体速度低于某一极限速度时,壳体顶点的残余变形和塑性变形区半径随弹体动能的增加近似成线性增大;弹速在62m/s的邻域,壳体发生屈曲。     

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。     

冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

为探讨薄壁结构金属件在冲击载荷作用下的变形模态、受力特征等动态力学响应特性,对3种材料的薄壁圆柱壳体进行了不同速度的落锤冲击实验,获得了相同冲击条件下不同材料圆柱壳体的变形模态、吸能方式和轴向缩短率,以及冲击速度和径厚比对圆柱壳体吸能和轴向缩短率的影响规律. 研究结果表明:薄壁圆柱壳的轴向缩短率随着冲击速度增加而增加,由于应变率效应吸能能力也随着冲击速度增加而增加;薄壁圆柱壳体的轴向缩短率随着径厚比的增加而增加;动态冲击条件下的平均后屈曲载荷远大于准静态条件下的理论载荷,除了与圆筒直径、厚度以及材料特性相关外,还与冲击速度相关;通过非轴对称屈曲折皱变形来抗冲击A6060铝合金适合用于薄壁结构件.      

弹性圆柱壳在应力波下的动态屈曲

考虑应力波的传播，讨论了半无限长弹性圆柱在端部轴向冲击下动态屈曲问题，分叉导致了该动态屈曲，由此揭示了一些壳体发生屈曲的机理，数值结果给出了屈曲的一些特征。     

圆柱壳受轴向冲击作用时的塑性动态屈曲研究

针对引信中支筒抗力零件受冲击的问题,对圆柱壳受轴向冲击作用时的塑性动态屈曲特性进行了研究。并将理论分析结果与试验结果进行了比较。     

刚性快轴向冲击圆柱壳动力屈曲的计算机模拟

用ANSYS/LS—DYNA对轴向冲击的薄壁圆柱壳的动力屈曲进行了计算机模拟。模拟中考虑了大变形效应。模拟结果表明:径厚比、约束条件、冲击速度、材料参数等对柱壳的对称和非对称动力屈曲有明显的影响。当圆柱壳一端自由一端固定时,径厚比R/h≤26,柱壳发生轴对称屈曲;反之,发生非轴对称屈曲。当圆柱壳一端夹支一端固定时,轴对称屈曲的范围增大,其径厚比R/h≤31,发生轴对称屈曲。当径厚比、约束条件、材料参数等不变时,随着冲击速度的增大,屈曲由轴对称变为非轴对称。在相同条件下,柱壳高度在一定范围内时,轴对称屈曲的范围随着圆柱壳高度的增加而变大。材料的塑性强化模量?屈服应力等对薄壁圆柱壳的动力屈曲也有明显的影响。     

弹塑性圆柱壳动力屈曲的计算机模拟

本文用大型有限元软件LS—DYNA对弹塑性圆柱壳的动力屈曲进行了计算机模拟,模拟结果表明：冲击速度,径厚比h／r、塑性强化模量等因素对圆柱壳屈曲的生长和发展明显影响,冲击速度和强化模量对屈曲模态的跃迁有重要影响。应力波效应对屈由也是有影响的。     

偏心肋骨刚度对环肋功能梯度圆柱壳稳定性的影响

基于唐奈(Donnell)薄壳理论,考虑肋骨偏心影响,采用能量法推导静水压力下环肋功能梯度圆柱壳稳定性特征方程,并利用MATLAB软件求解特征方程,得到静水压力下环肋圆柱壳的屈曲临界载荷。通过与已有文献的对比分析,验证了本文计算方法的正确性。算例分析了静水压力下,考虑肋骨偏心的环肋功能梯度圆柱壳在不同周向波数、幂率指数、壳体长径比、肋骨型号和肋骨间距与半径比等情况下,屈曲临界载荷的变化规律。研究结果表明:圆柱壳屈曲临界载荷随着肋骨间距与半径比增大而减小,随肋骨刚度的增大而增大;肋骨刚度越大,肋骨偏心对圆柱壳稳定性的影响越显著。     

稀加筋圆柱壳受轴压的弹塑性稳定性分析

受轴压的圆柱壳是航空部门广泛应用的一个重要的工程结构。国内外许多研究工作表明,轴压下的壳体只在h/R很小时才在弹性范围内失稳。随着h/R的增加,壳体可能进入塑性失稳,应力应变关系不再符合弹性的虎克定律。本文根据湘利的全面加载的失稳准则,用塑性形变理论的汉盖-那达依理论,对各向同性硬化的可压缩性材料,导出了轴压下圆柱壳在初始屈曲时,应力增量dσij和应变增量dεij,之间的关系;i,j-1,2,3.其中,[aij]是增量柔度阵,各柔度系数为: 应用能量法求解了稀加筋的轴压柱壳失稳的临界载荷。在计算壳体和纵筋的膜应变能和弯曲应变能时,引入…     

薄壁回转壳体的弹/粘塑性失稳分析

采用Freudenthal公式[1] 对薄壁回转壳体的弹 /粘塑性失稳进行分析 ,得出薄壁圆柱壳及薄壁球壳体的弹 /粘塑性失稳过程中最大应力与时间的表达式 ,由此计算出的薄壁回转壳体瞬态失稳内压值在工程实际应用中有一定的实用价值     

轴压-弯曲联合荷载下功能梯度材料圆柱壳的屈曲

将理论分析和数值模拟相结合,研究了轴压-弯曲联合荷载作用下功能梯度材料圆柱壳的屈曲行为.以经典Donnell壳体理论为基础,得到功能梯度材料圆柱壳的屈曲控制方程,并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件.理论计算结果表明,弯曲屈曲临界荷载随轴压荷载的增长线性递减,材料组分中陶瓷含量的增加有利于结构屈曲临界荷载的提高.理论结果与有限元软件ABAQUS的数值结果相吻合,验证了理论的可靠性.