圆形混凝土容器内点铆固圆环的热屈曲分析

基于初始后屈曲理论的变分原理，导出了圆拱在均匀压力作用下弹性失稳的中性平衡方程，并计算了圆拱反对称屈曲的临界压力，得到了与经典解一致的结果。根据稳定的能量准则，研究了点铆固于圆形混凝土容器内壁上的圆环均匀受热的屈曲问题，给出了临界温度的解析表达式。算例表明，计算的临界温度与大挠度理论计算结果非常吻合，与实验结果符合也较好。给出的解析式同时适用于两铆栓间全域屈曲和局部屈曲的计算。     

轴压薄壁偏心加劲筒的总体不稳定性

在近代飞行器中,广泛采用着薄壁偏心加劲筒结构,在轴向压缩载荷作用下,加劲筒薄壁蒙皮的屈曲远较加劲筒的总体失稳发生得早,考虑到此种情况,在应用小挠度能量法计算偏心加劲筒的总体失稳临界载荷时,必须将蒙皮的刚度进行减缩,资料[3]通过引进减缩弹性模数的方法来计及屈曲蒙皮刚度的减缩效应,且将计算结果与资料[5]的试验结果进行了对照。但是该文只给出减缩弹性模数的一条曲线,没有给出简便的计算公式。本文在有效蒙皮宽度概念的基础上给出屈曲蒙皮的减缩模数的计算公式,将这一公式与资料[3]的曲线相比较,发现二者非常接近。将这一减缩模数与屈曲方程联合起来进行迭代求解,就能得出总体失稳临界载荷,对二个实际的筒子,应用本文方法进行了计算。采用割线模数作为塑性减缩系数进行非弹性修正后,发现理论计算结果与试验值非常一致。     

波形钢腹板箱梁剪切屈曲特性

研究了波形钢腹板箱梁的剪切屈曲特性。基于有限元数值模拟结合相关屈曲理论的方法,计算了波形钢腹板的临界屈曲应力,并与相应理论公式计算所得的各类屈曲应力结果进行对比。同时,改变波形钢腹板的主要几何参数尺寸,研究各种几何参数对波形钢腹板箱梁剪切屈曲性能的影响。研究结果表明:波形钢腹板箱梁的临界屈曲应力与波高基本无关;波形钢腹板的直板段水平长度不应设置过大,以防止结构发生局部屈曲失稳;适当增大波形钢腹板的水平折叠角可以有效防止结构发生整体屈曲失稳;增大腹板厚度可以有效提高结构的抗屈曲性能,特别是抵抗局部屈曲失稳的能力;腹板高度过高时结构容易发生整体屈曲失稳。     

有初始缺陷的加肋薄壳的塑性稳定性理论

有初始缺陷的薄壳塑性屈曲问题同时包含了两种非线性因素：几何非线性因素和物理非线性因素。由于薄壳塑性失稳问题本身具有非线性和非保守的性质，再加上几何的和物理的这两方面非线性因素的交互影响，使这一问题的解决变得十分困难和复杂。 本文对于有初始缺陷的加肋薄壳在静水外压力下的塑性失稳提出一种理论分析方法。方法的实质是将这种塑性失稳的复杂的非线性问题用理论分析的方法化成为一系列的各向异性薄壳的弹性失稳问题；然后运用电子计算机来实现将一系列的各向异性线性弹性解去逼近一个非线性塑性解。这一方法曾用于解决环肋柱壳的总体弹塑性失［１］，肋问壳板弹塑性失稳，截顶环肋锥壳塑性屈曲；加肋柱形块壳塑性失稳以及厚壳塑性失稳等问题。这一方法的理论分析结果与实验结果比较符合［１］。 本文着重以环肋柱壳的塑性失稳为主要内容来说明这一方法的运用和结果。对于柱形块壳和环肋锥壳塑性屈曲只给出主要结果。     

环肋圆柱壳在均匀静水外压力下的弹塑性失稳

本文分为三部分。第一部分：对环肋圆柱壳在均匀静水外压力下的弹塑性失稳理论中的几个主要问题进行了讨论。第二部分：用塑性力学的形变理论和增量理论对各向同性硬化材料（同时考虑了材料的可压缩性影响）,在 Ｓｈａｎｌｅｙ的继续加载的提法下推导得出（１）环肋圆柱壳的肋间壳板弹塑性失稳的临界载荷公式,（２）环肋圆柱壳总体弹塑性失稳的临界载荷公式,（３）用大挠度分析方法推导得出具有初始缺陷的环肋圆柱壳的弹塑性总体失稳和肋间壳板弹塑性失稳的临界载荷公式。第三部分：报导了六个金属车制环肋圆柱壳模型在静水外压力下失稳的实验情况。实验结果与本文所提供的理论公式的预测结果进行了比较和讨论。     

采用夹层模型对压杆蠕变屈曲问题的分析

基于夹层模型理论,建立了具初始缺陷两端可动铰支压杆的非线性蠕变屈曲控制方程．由于对压杆截面的简化处理,所得控制方程仅含时间函数,极易求得问题的近似解析解或数值解．为验证该方法的正确性和计算精度,基于一般压杆蠕变屈曲理论,对相应问题进行半解析法求解．结果表明,两种解法所确定的屈曲临界时间十分接近,说明当材料非线性较小时,采用本文所提出的简化模型和分析方法,可方便和精确地对压杆蠕变屈曲问题进行定量分析．     

初始缺陷圆弧拱面内非线性失稳实验研究

针对几何缺陷圆弧拱的面内非线性弹性失稳,利用自行设计的位移加载装置进行了实验研究,实时测量了圆弧拱在加载全过程的力-位移曲线,并跟踪了圆弧拱的实时变形情况和失稳模态,获得了圆弧拱的失稳平衡路径、缺陷圆弧拱的失稳上极值点和下极值点。将实验结果与理想状态拱的有限元数值计算结果进行了比较,揭示了圆弧拱矢跨比、初始几何缺陷对拱失稳极值点和失稳模态的影响。研究表明:1)初始几何缺陷影响了拱的荷载位移曲线,使得上极值点和下极值点偏离了理想曲线;2)初始几何缺陷使得圆弧拱在不稳定平衡路径中呈现出反对称变形趋势;3)随着矢跨比的增加,圆弧拱的前屈曲失稳临界荷载逐渐增大,结构的承载能力随之提高;4)初始几何缺陷对拱的前屈曲失稳模态的影响较后屈曲失稳模态大。     

关于失稳、断裂问题的计算研究

对于工程应用来说,断裂和失稳问题的研究是重要的。本文给出下列问题计算研究中的若干新结果: (1)增量塑性理论下J积分路径无关性的数值试验(非线性有限元法) (2)边界缺口群应力集中的计算(半解析法) (3)非圆柱壳的轴压弹塑性屈曲与后屈曲(半解析法) (4)薄圆环板弹塑性失稳的缺陷敏感问题(增量广义变分原理)     

大型袋式除尘器中箱体结构稳定性分析

除尘器结构失稳失效在实际工程中时有发生,设计时在强度满足要求的前提下,还需特别关注结构的稳定性能。本文以袋式除尘器的中箱体结构为例,采用ANSYS有限元分析软件先通过线性特征值屈曲分析计算出中箱体结构的理论临界屈曲载荷,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,采用非线性特征值屈曲分析计算中箱体结构的实际极限承载载荷。计算结果表明,线性特征值屈曲分析计算结果偏大;只有非线性特征值屈曲分析才能准确地计算出结构的极限承载能力。     

钢结构用的大直径圆钢管非线性稳定分析

为确定大直径中空夹层砼柱中内钢管的稳定性能和临界荷载,对5 m长的圆钢管开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对圆钢管进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了圆钢管结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了圆钢管抗失稳的四点措施。     

热环境下圆弧拱的面内非线性屈曲

为了避免拱在热环境下的失稳,以热环境下固接圆弧拱为研究对象,分析了其在拱顶径向集中力下的面内非线性屈曲行为,基于能量变分原理,建立了非线性平衡微分方程,跟踪了屈曲平衡路径,得到了拱的极值点屈曲和分岔屈曲荷载的理论解析解.并采用有限元数值结果验证了理论解的准确性,揭示了在热环境和集中力作用下拱的非线性极值点屈曲与分岔屈曲...     

钢制压力容器非线性稳定分析

为确定短圆筒钢制压力容器的稳定性能和临界荷载,对5米长的钢制压力容器开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对压力容器进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了压力容器结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了短圆筒压力容器抗失稳的四点措施。     

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。     

油气井套管侧向屈曲分析与井下加强工具探讨

针对油气井套管挤毁的研究多局限于强度分析,忽视了套管侧向稳定性问题。除小直径或特厚壁的套管外,常用套管的失效形式应属于失稳损坏。基于外压作用下套管侧向屈曲机制,分别采用API标准和圆筒屈曲分析的方法,计算套管侧向屈曲的临界压力。另外,对减小套管计算长度的井下加强工具进行探讨和设计。结果表明:套管纵向长度对侧向屈曲的临界压力具有重要影响;若把套管的计算长度减小到某一范围,可有效地提高套管的抗失稳能力。结果为提高套管抗失稳能力提供了一种新途径,可作为完井后高挤毁风险套管的加强补救措施。     

轴向冲击圆柱壳动力屈曲与动力失稳的实验及探讨

采用落锤作为加载装置对三种长度的钢质圆管进行了轴向冲击实验,得到了轴对称屈曲模态和整体失稳形式及冲击力时程曲线,讨论了实验中皱折出现在端部附近和较长壳渐近屈曲但较短壳整体失稳可能的原因。     

几何非线性有限元法及干扰能量法在结构稳定分析中的应用

基于几何非线性理论及著名的稳定性能量判据，推导出用于结构失稳判断的干扰能量法，利用该法确定了压杆的失稳临界状态，研制出几何非线性有限元程序并应用于压杆的大变形计算。两者结果与压杆稳定问题的理论解相符，可用于结构屈曲稳定问题分析。     

飞机整流罩蒙皮局部屈曲优化设计研究

针对飞机整流罩结构首先进行初步设计。采用铝合金薄蒙皮的形式,应用MSC.Nastran分析模块进行静力和线性初始屈曲计算,给出整流罩结构的特征值和局部失稳模态。研究了尾翼主结构变形对整流罩蒙皮稳局部屈曲的影响作用。最终整流罩蒙皮采用蜂窝夹层结构,解决了整流罩局部失稳的问题;同时制定出蜂窝夹层厚度的优化设计方案。通过数值优化计算,给出了整流罩蒙皮稳定性约束条件下的优化设计结果。     

轴对称壳屈曲解析的有限单元法

本文应用有限单元法对轴对称壳的分岐屈曲作解析。根据狄里赫里原理建立了分岐屈曲的广义特征方程,对壳体用直母线锥形单元给于离散。在摄动下建立各单元各谐调时刚度矩阵和几何刚度矩阵,用Stodola方法求解广义特征方程的各谐调最小特征值。本文并把计算结果与模型试验结果作了比较,证明理论计算是可靠、有效的。     

可变形电子结构的力学性能研究

薄膜/柔性基底可变形电子结构目前应用广泛。本文从现有的研究出发,分析已有的屈曲理论模型的特点及适用性,并作出初步的有限元分析,同时将实验结果、理论分析和有限元分析值三者进行对比。在预应变小于5%的情况下,小应变理论适用,预应变大于5%时,适用大应变理论,同时对可控的屈曲模型进行了相应的分析。解析解和有限元分析值均与实验数据吻合良好。     

弹性扭转约束下矩形薄壁悬臂梁屈曲分析

针对远距离维护机器人关键结构件(矩形截面薄壁梁)轻量化、薄壁化设计后发生的屈曲问题,为避免薄壁结构件发生失稳现象,提出了基于瑞利-里兹能量变分法建立屈曲应力计算模型,以及基于弹性薄板理论构件容纳屈曲半波数、矩形几何尺寸和边界扭矩约束刚度等因素的数学模型的融合方法.将矩形薄壁梁简化为四个非载荷端承受弹性扭转约束的薄壁矩形板件,为矩形梁屈曲分析提供了一种实用方法.运用有限元方法对矩形薄板组成的悬臂梁进行仿真分析,所得结果与理论计算值具有一致性,验证了方法的正确性.