充满液体的薄壁圆柱壳在轴压作用下的弹塑性屈曲分析

对充满液体的薄壁圆柱壳经受轴向压缩时的屈曲载荷和屈曲模态进行了弹塑性屈曲分析。根据香利不卸载假定,推导了柱壳经受轴压和壳内液体的压力联合作用时弹塑性稳定方程,通过求解此方程得了充满液体的封闭圆壳发生轴对称屈曲时的临界载荷和屈曲波纹数。理论计算与实验结果具有较好的一致性。     

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。     

芯材增强对夹层圆柱壳屈曲性能的影响

应用有限元软件ANSYS,将表层和芯层的增强材料与芯材分开,采用8节点SOLID45实体单元,对增强型夹层圆柱壳建立物理模型,计算结构弹性屈曲的临界载荷。分析树脂量对提高点阵式及齿槽式增强圆柱壳轴向稳定性的作用,考察树脂材性、尺寸及分布等参数对屈曲载荷的影响,并将2种增强方式进行对比。结果显示:树脂柱以及树脂齿槽均可提高圆柱壳的抗屈曲性能,其中树脂材性对圆柱壳屈曲载荷的影响有限,而树脂柱和齿槽的疏密程度对圆柱壳的轴向承载能力有着明显的改进作用。总体上,齿槽式的增强效果比点阵式增强效果要好。     

两种边界条件下圆柱壳轴向冲击屈曲实验研究

通过实验分析了边界条件对于轴向冲击作用下圆柱壳屈曲的影响。实验表明,边界条件不同,圆柱壳的屈曲模态也不同,实验中得到的冲击力时程曲线和屈曲模态相互对应,其一致性令人满意。     

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。     

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。     

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.     

基于伽辽金法的圆柱形衬壳限制失稳研究

研究了圆柱形衬壳的限制失稳问题.应用最小势能原理导出了圆柱形衬壳在均匀外压作用下屈曲的控制方程;通过伽辽金法对圆柱形衬壳的临界屈曲问题进行了求解;引入波长缩短比例因子,研究了衬壳与外围设备壁面之间的接触对衬壳屈曲临界压力的影响.研究结果表明,在不考虑衬壳与外围设备壁面的接触而只是将衬壳的屈曲位移限制在外围设备空腔内部的情况下,相比于衬壳自由失稳其限制失稳的临界压力在所选模型尺寸范围内提高了36%左右;边界接触可使衬壳失稳的临界压力有很大提高,当衬壳屈曲环向波长缩短至其自由失稳的一半时,衬壳限制失稳临界压力可达其自由失稳临界压力的3倍.     

爆炸荷载作用下土埋圆柱壳动力屈曲分析

为研究爆炸动载作用下土中圆柱壳结构的动力稳定特性, 依据爆炸动载作用下土埋圆柱壳的受力特征,建立了考虑土与圆柱壳相互作用的土弹簧-柱壳计算模型,应用非线性有限元方法进行了数值计算。在圆柱壳结构动力屈曲过程数值分析的基础上,运用B-R屈曲准则判定土埋圆柱壳在爆炸动载作用下的屈曲临界荷载,并重点讨论了土层变形性质对圆柱壳屈曲荷载的影响,得到了土中圆柱壳屈曲荷载和土体弹性常数K的定量关系。结果表明,屈曲荷载随土体弹性常数的增大而非线性增大。     

具有椭圆孔圆柱壳的稳定性

用实验方法研究了椭圆形开口对圆柱壳轴压屈曲载荷的影响,并根据实验结果提出了计算具有椭圆开口的圆柱壳轴压屈曲载荷的经验公式。     

柱壳轴向冲击屈曲实验研究及其应力波效应的分析

采用落锤及空气动力枪作为加载装置对铜、铝及钢质圆管进行了轴向冲击实验,得到了丰富的屈曲模态及冲击力时程曲线,并从应力波的角度定性地讨论了材料特性对圆柱壳出现塑性动力屈曲或渐进屈曲的影响,指出了高速撞击不是产生动力塑性屈曲的充要条件,对某些韧性材料撞击速度不很高时也能出现动力塑性屈曲.动力塑性屈曲和动力渐进屈曲形成条件应该是:前者仅仅是在一个持续的轴向塑性流动内能够产生,后者是塑性应变局部化的结果.     

逆断层作用下埋地管道局部屈曲行为研究

为研究断层作用下埋地管道的局部压溃和起皱行为,以黄土地层埋地管道为例,建立了管土耦合数值计算模型,分析了逆断层作用下埋地管道的变形及局部屈曲过程,研究了内压、径厚比及地层位错量对管道局部屈曲模式的影响规律。结果表明,随着地层位错量增大,断层面两侧管道出现应力集中,并逐渐演化为局部屈曲,埋地管道变形曲线由S形变为Z形,断层面两侧的管道变形并非呈对称或反对称分布,上盘区的管道屈曲现象较下盘区更为严重;地层位错量大于3倍管径时,管道轴向应变迅速增大;无压管道和低压管道的局部屈曲模式为压溃,而随着内压的增大,管壁屈曲模式由压溃变为起皱,且管道起皱幅度随着内压的增大而增大;上盘区管段屈曲部位与断层面之间距离受内压、径厚比影响较小,而压溃模式下下盘区屈曲部位与断层面之间的距离随着内压的增大而减小,起皱模式下二者之间的距离随着内压的增大而增大;不同地层位错量作用下,管道最大轴向应变随径厚比的变化呈现出不同变化规律。     

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。     

弹(粘)塑性圆柱壳轴向冲击屈曲的数值模拟

用LS-DYNA对不同材料圆柱壳在轴向冲击下的屈曲行为进行了数值模拟,分析了材料特性和几何尺寸对轴向缩短、屈曲模态和能量吸收的影响.     

几何缺陷对圆柱壳安全性能影响的数值分析

本文采用扁壳杂交单元和浅曲梁杂交单元,分析了椭圆度、不平直度等常见初始几何缺陷对圆柱壳承载能力的影响,以及轴压与外压联合作用下的相关屈曲特性.     

对含宏观大裂纹圆柱壳的轴压临界载荷的分析

采用动力学有限元法研究了带裂纹圆柱壳两种裂纹长度和十种裂纹方向的临界载荷，计算结果表明，在不同裂纹长度下，裂纹方向对圆柱壳的轴压屈曲强度有较大影响。     

高温高产井油管屈曲对特殊螺纹性能的影响

为研究高温高产井中油管发生屈曲对特殊螺纹性能的影响,借助ABAQUS有限元软件建立了某特殊螺纹的三维有限元模型,结合实际屈曲工况,并综合考虑了温度、内压、轴向力等因素,得到了屈曲后油管特殊螺纹的应力分布以及密封结构上的接触压力分布。结果表明：屈曲后特殊螺纹环向上应力分布不均,表现为受压缩一侧Von Mises应力及接触压力明显大于受拉伸一侧,且正弦屈曲段相比于螺旋屈曲段接头环向上的应力集中更突出;屈曲后,受压一侧的台肩以及管体大端外螺纹第一扣处的Von Mises应力值超过了材料的屈服强度,结构发生塑性变形;受拉一侧的密封面以及台肩面上的接触压力为零,密封结构失去密封能力。     

轴向冲击载荷下薄壁方管的动力屈曲分析

为探索轴向冲击载荷作用下薄壁方管的动力屈曲特性,采用屈曲分析的有限元基本理论,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对轴向冲击载荷下薄壁方管进行动力屈曲分析。ANSYS/LS-DYNA的薄壁方管动力屈曲有限元分析分为前处理、求解和后处理。前处理设置包括单元属性、构建模型、划分网格、定义接触、初始条件、载荷及约束、求解时间和输出文件等。用LS- DYNA修改前处理输出文件,进行递交运算。再用LS-REPOST刷新速度、查看结果、动画模拟过程。结果表明:利用ANSYS/LS- DYNA对轴向冲击载荷作用下薄壁方管的动力屈曲特性进行分析可以代替真实实验,节省成本。该成果对屈曲理论的研究有很重要的意义     

轴向压力对杆系、板壳类结构自由振动的影响

讨论轴向压力对杆系、板壳类结构自由振动的影响，提出了与结构失稳形式相同或相近的ｍ阶振型的频率和轴向压力之间的定量关系．通过算例说明了轴向压力对基频及高频的影响，并讨论了轴向压力接近临界荷载时结构振型的变化规律     

具脱层复合材料层合圆柱壳的屈曲分析

研究了具有环向贯穿脱层圆柱壳的屈曲问题．首先基于Donnell薄壳理论和初始后屈曲理论的相邻平衡准则,建立了复合材料脱层圆柱壳的屈曲微分方程以及相应的边界条件、位移连续条件和力平衡条件．然后采用分离变量法对方程求解,讨论了脱层大小、深度、位置以及复合材料纤维铺层方向对脱层圆柱壳屈曲载荷的影响．结果表明：脱层长度越大、越靠近壳的外表和壳的轴向中心,结构的屈曲载荷越低;另外,对复合材料脱层壳而言,纤维铺层方向对结构屈曲载荷的影响也较大．