阶跃荷载下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力稳定性

针对阶跃轴压和阶跃侧压下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力屈曲问题,由能量原理推导非线性动力平衡方程,采用变步长四阶Rugge-Kutta法进行求解,得到结构的响应曲线,结合B-R动力屈曲准则给出屈曲临界状态.数值结果表明:阶跃荷载下结构变形存在一占优模态,该模态相应的结构响应发生最早,且幅值最大;阶跃轴压和侧压荷载下结构的非线性动力屈曲荷载与其相应的线性静力屈曲荷载十分接近;在阶跃轴压荷载情况下,动力荷载将激发比静力荷载更高阶的屈曲模态;增加陶瓷组分含量将提高结构的动力屈曲荷载;线性温度分布与实际热传导温度场得到的临界荷载较为接近.     

直杆动力屈曲的计算机模拟

阐述了动力屈曲分析的Ansys/Ls-dyna有限元理论,基于该有限元程序对两端铰接、等截面直杆在轴向动力载荷作用下的屈曲过程进行了数值模拟和分析.研究结果表明:动力屈曲可能会激发多个模态,且模态数与初始缺陷无关;动力屈曲各阶临界载荷接近静力作用下的Euler临界力;短时动力冲击作用下结构的承载力相对于静力作用下大幅度提高.     

复杂载荷条件下有缺陷海底管道非线性屈曲分析

针对有初始缺陷海底管道在弯曲、轴力和外部静水压力联合作用下的复杂载荷屈曲压溃问题,建立管道的屈曲压溃理论模型,研究中考虑管道变形的几何非线性和材料非线性,运用结构弹塑性本构关系,基于虚功原理建立管道屈曲压溃方程;运用MATLAB编程进行数值计算,分别研究分析弯曲、轴力和外部静水压力单独作用,以及3种载荷联合作用的管道压溃压力。研究结果表明:复杂载荷条件下的有缺陷管道,尤其是当轴力和曲率比较大时,各因素对管道屈曲压溃压力影响的非线性特征逐渐明显;多种载荷的联合作用与单一载荷对屈曲压溃压力的影响是不一致的。研究结果可为实际工程中海底管道临界屈曲载荷的确定、危险位置的辨识、设计中的结构参数优化以及施工中的屈曲控制提供理论依据,从而保障海洋油气输送安全。     

加筋板结构在冲击载荷作用下的塑性动力响应

采用能量原理和刚塑性材料本构模型，对冲击载荷作用下的矩形加筋板结构的塑性动力响应进行了分析．应用极限原理导出了静力极限变形模态及变形模态判别条件；认为动力响应的变形模态与静力极限变形模态相同，计及板的膜力和加强筋轴力的影响，导出了塑性动力响应的运动控制方程．最后应用本理论和ＡＤＩＮＡ程序对固支加筋板结构进行了求解．     

加筋弧结构在冲击载荷作用下的塑性动力响应

采用能量原理和刚塑性材料本构模型，对冲击载荷作用下的矩形加筋板结构的塑性动力响应进行了分析。应用极限原理导出了静力极限变形模态及变化模态判别条件；认为动力响应的变形模态与静力极限变形模态相同，计及板的膜力和加强筋轴力的影响，导出了塑性动力响应的运动控制方程，最后应用本理论和ＡＤＩＮＡ程序对固支加筋板结构进行了求解。     

面内载荷作用下功能梯度板动力屈曲

基于Kirchhoff薄板理论与Vogit应变假设,用Hamilton原理,得到面内载荷作用下材料物性参数服从幂律分布的功能梯度板动力屈曲控制方程。联合使用分离变量法和试函数法,获得了功能梯度板在满足边界条件下的动力屈曲临界载荷解析表达式和屈曲解。数值计算讨论了功能梯度板的几何尺寸、梯度指数、屈曲模态阶数以及材料构成对临界载荷的影响。结果表明:功能梯度板的动力屈曲临界载荷随临界长度的增大呈指数式下降,随厚度的增大而增大,随梯度指数k的增大而减小,且k值在区间(0,1)内对临界载荷影响较大。动力屈曲临界载荷随构成材料的弹性模量、泊松比以及模态阶数的增大而增大,且弹性模量影响较为明显。面内载荷越大,越容易激发功能梯度板产生高阶屈曲模态。边界条件对功能梯度板的屈曲模态影响较大。     

固接抛物线浅拱的平面内稳定性分析

对固接抛物线浅拱的静力及动力稳定性问题进行了研究.基于哈密尔顿原理推导出抛物线浅拱的动力学控制方程,并推得非线性静力平衡方程及静力跃越和分岔屈曲的解析方程;利用体系不稳定平衡时的能量守恒原理确立了发生动力屈曲的临界条件并得到动力屈曲相对荷载上限及下限值.分析结果表明:浅拱的修正长细比及结构已存在荷载是影响浅拱屈曲的重要参数,阶跃荷载作用下浅拱的静力及动力屈曲相对荷载随着长细比的增加而增加,而动力屈曲荷载随结构已存在荷载的增大而减小;当稳定平衡时系统势能大于零,浅拱的动力屈曲荷载将显著提高.     

正交各向异性截锥壳的非线性动静力响应及稳定

分析了均布载荷作用下正交各向异性截锥壳的非线性动，静力响应，首先推导出了系统的控制方程接着利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ法及Ｎｅｗｍａｒｋ法得到了问题的动力和静力响应曲线及在多种情况下动力稳定临界载荷的数值解。     

U型波纹管稳定性非线性有限元分析

该文提出了利用有限元法 ,在考虑几何非线性 ,材料非线性情况下 ,对承受有轴向、横向、转角位移载荷和内压载荷的波纹管进行非线性静力分析 ,描述屈曲前的平衡路径、最终确定屈曲临界载荷 ,比较精确地反映了其力学性能 ,为波纹管的稳定性研究与设计提供了有效手段。     

杆件屈曲对单层球面网壳结构稳定性的影响

为研究杆件屈曲对单层球面网壳结构整体稳定性的影响,采用非线性有限单元法,在考虑节点缺陷和杆件缺陷的基础上,通过削减K8型单层球面网壳结构一径向不同位置处的杆件截面使其在网壳结构发生整体失稳之前屈曲,分别在静力载荷和地震载荷作用下,研究不同位置处的杆件屈曲对K8型单层球面网壳结构整体稳定性的影响.研究结果表明:在静力载荷作用下,不同位置处的杆件屈曲会不同程度的降低网壳结构极限承载力;在地震载荷作用下,单根杆件结构的首先屈曲会使网壳结构刚度降低.     

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。     

复合材料风电叶片结构强度非线性分析

以100 kW风电叶片为对象,建立了叶片复合材料结构非线性三维有限元模型.依据德国船级社GL规范的要求,在叶片有限元模型上分别施加4个方向极限载荷,分析了叶片应变和安全因子分布,同时对比分析了叶片线性和非线性屈曲稳定性.结果表明:在挥舞载荷下,较大的展向应变主要分布在叶片根部圆柱段与最大弦长之间的过渡段和叶片中部区域,叶片的第1阶线性和非线性屈曲均发生在靠近叶片尖部梁帽位置,采用非线性分析方法比线性方法更加保守;在摆振载荷下,叶片较大的展向应变主要分布在叶片中部尾缘区域,屈曲分别发生在叶片最大弦长截面的前缘和尾缘位置,采用线性分析方法比非线性方法更加保守.在4个方向的极限载荷条件下,叶片第1阶特征值屈曲载荷因子均大于非线性屈曲载荷因子.     

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.     

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.     

机械和热载荷共同作用下梁的非线性弯曲和稳定性

基于Euler-Bernoulli梁的精确的几何非线性理论,建立弹性直梁在横向分布机械载荷和均匀升温共同作用下的几何非线性静平衡控制方程.应用打靶法分别数值求解两端不可移简支和两端固定支承梁在上述复合载荷作用下的非线性弯曲和弹性稳定性问题,给出梁的变形与机械载荷和热载荷之间的特性关系曲线,讨论载荷参数对变形和内力的影响.数值结果表明:当无机械载荷作用时,所得的曲线为热过屈曲平衡路径;当同时作用机械载荷和热载荷时,所得的曲线为非线性弯曲曲线,且随着温度载荷的增大,热膨胀所引起的变形逐渐占据主要地位,而机械载荷对变形的影响逐渐减弱.在热过屈曲前,轴力大小单调线性增加,而在热过屈曲后,轴力的大小随升温有微小减小.     

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...     

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.     

特大型起重桅杆吊装过程的稳定性数值模拟分析

高度为64m和80m的特大型起重桅杆在直立吊装过程中承载较大的轴向载荷,在正式投入使用前,必须分析、校核桅杆在立态起吊时的整体强度和稳定性,以确保吊装过程安全。采用有限元数值模拟方法,分别计算了这两种特大型起重桅杆在顶端钢丝绳斜拉条件下桅杆吊重的线弹性屈曲临界载荷。同时考虑该大型桅杆在起吊时具有较大位移,用非线性有限元法计算了桅杆处于几何非线性状态的最大载荷及最大应力。结果表明,有限元大变形解的桅杆主肢最大工作应力值小于桅杆主肢材料的许用应力,桅杆即使处于几何非线性状态仍满足强度设计条件。设计桅杆的限定最大吊重载荷小于按有限元线性解与非线性解两种状态计算得出的桅杆结构的临界载荷,该桅杆结构满足强度与稳定设计要求,吊装过程中不会发生失稳破坏。     

Geometrical nonlinear stability analyses of cable-truss domes

The nonlinear finite element method is used to analyze the geometrical nonlinear stability of cabletruss domes with different cable distributions. The results indicate that the critical load increases evidently when cables, especially diagonal cables, are distributed in the structure. The critical loads of the structure at different rise-span ratios are also discussed in this paper. It was shown that the effect of the tensional cable is more evident at small rise-span ratio. The buckling of the structure is characterized by a global collapse at small rlse-span ratio ; that the torsional buckling of the radial truss occurs at big rise-span ratio; and that at proper rise-span ratio, the global collapse and the lateral buckling of the truss occur nearly simultaneously.