屈曲问题有限元模拟的随机缺陷法

鉴于目前文献中流行的分支点屈曲问题有限元模拟方法的局限性,提出了对理想构件引入初始随机缺陷,把特征值屈曲问题转化为几何非线性静力变形计算问题进行模拟求解的方法.通过对压杆稳定和弹性地基上梁的屈曲问题的模拟,表明初始随机缺陷法不仅可以计算低阶屈曲模态,而且同样可以得到模型高阶屈曲时的计算结果.在此基础上,指出了有些文献中所使用的影响因子引入缺陷法对非线性问题计算的局限性,并且通过对横向纤维作用下穿透型矩形脱层屈曲问题的计算,分析了初始随机缺陷法对非线性屈曲问题求解的适用性.同时,给出了使用初始随机缺陷法的几种思路和参数选取的建议.     

Timoshenko梁动态后屈曲的数值分析

用数值方法研究了轴向载荷作用下Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁后屈曲行为,重点研究初始几何缺陷对直杆屈曲与后屈曲的影响,有初始几何缺陷的染在应力波作用下的后屈曲响应与弯曲波的相互作用和轴向变形与横向变形的相互耦合问题。     

波纹管的扭转屈曲

通过实验与有限元计算结合的方法研究波纹管在扭转载荷下的后屈曲问题.基于薄壳大挠度屈曲理论,采用弧长法,分析了波纹管在扭转载荷下的柱屈曲现象.并根据Koiter理论,分析了初始缺陷对波纹管后屈曲的影响.研究表明,波纹管在很小的扭转角度下就会屈曲,但这种屈曲对初始缺陷不太敏感,并随缺陷的增加而使得载荷位移曲线更平缓.实验与有限元计算所得的屈曲模式也极为相似.     

薄带材浪形缺陷生成与拉伸矫直过程数值仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律。薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段。针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律。研究表明：弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化。弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异。浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著。     

复合材料层合厚板后屈曲

基于Ｒｅｄｄｙ高阶剪切变形板理论,给出复合材料层合厚板在单向压缩作用下的后屈曲分析．分析中应用了由该理论导出的广义大挠度Ｋａｒｍａｎ型方程,考虑两种面内边界条件并计及板的初始几何缺陷．采用摄动法确定板的屈曲载荷和后屈曲平衡路径,给出四边简支反对称角铺设和对称正交铺设层合板的数值结果,同时讨论了横向剪切变形、长宽比、铺层数、面内边界条件和初始几何缺陷等各种参数变化的影响．     

层合板的压剪稳定性及其后屈曲性态研究

采用考虑横向剪切变形的三角形拟协调罚函数单元，研究了复合材料层合板在压 剪载荷作用下的初始屈曲及其后屈曲特性。数值计算表明：该单元具有良好的收敛性 和较高的精度；横向剪切对层合板后屈曲路径的影响是不可忽视的。同时，还讨论了 边界等件、加载方式、剪切力的方向及初始缺陷的影响。     

大跨度预应力拱桁架结构整体稳定性能数值分析

空间结构的刚度随跨度增大而减弱,其整体稳定性成为结构设计的控制要素。实际结构由于存在施工安装误差、杆件偏差等,进行结构稳定性分析时需考虑初始几何缺陷的影响。基于实际工程,采用有限元软件Abaqus对某大跨度预应力拱桁架结构的整体稳定性能进行数值分析。通过对比引入特征屈曲模态缺陷和荷载作用下变形缺陷得到的结构整体稳定系数,研究两种缺陷引入方法对背景工程结构整体稳定性能的影响。数值分析结果表明：对称荷载作用下,以恒载变形作为初始几何缺陷计算所得的结构稳定安全系数较低;非对称荷载作用下,以第一阶屈曲模态一致缺陷为初始几何缺陷计算所得的结构稳定安全系数较低。基于此,对大跨度预应力拱桁架结构,可比较荷载作用下结构失稳状态和可能出现的结构变形形态,以两者一致性吻合度较高的形态作为初始几何缺陷进行引入,获得控制性的结构整体稳定性系数。     

顺层边坡岩体初始后屈曲性态及其缺陷敏感性

应用Koiter的初始后屈曲理论，视作用于顺层边坡岩体结构上的法向分力为初始缺陷，以探讨非完善系统的不稳定性。给出了边坡岩体分叉点附近的邻域，建立了一般情形下边坡岩体分叉点的平衡构形判据，以及后屈曲平衡路径和后屈曲平衡构形的稳点性准则。证实了结构初始缺陷对屈曲的影响与突变理论在揭示结构，临界平衡性态时的一致性。提供了一定条件下确定非完善结构位移场的一种方法。     

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。     

空间充气支撑管的轴压屈曲分析

将用于空间的Kapton-Al-Kapton充气展开支撑管视为圆柱薄壳,将其初始折痕、褶皱作为初始几何缺陷,采用奇异摄动法研究初始几何缺陷对屈曲荷载和后屈曲平衡路径的影响。结果表明,初始几何缺陷降低了充气支撑管的屈曲载荷,但不同的几何参数与屈曲模态下,充气支撑管对缺陷的敏感度是不同的。