轴压柱形壳非线性屈曲试验与理论研究

本文研究了轴压不锈钢柱形壳的非线性屈曲行为.通过轴向压缩试验,获得柱壳的载荷位移曲线、失稳载荷、最终失稳模式;在此基础上,采用弧长法对试验壳体进行非线性屈曲计算,分析平衡曲线、临界载荷、临界屈曲和后屈曲模式等非线性屈曲行为,并与试验结果作对比研究.结果表明:在柱形壳受轴压而发生弹塑性屈曲时,端部长度缺陷会在轴压初期降低柱形壳的承载力从而影响临界屈曲载荷,且高度越小时,柱形壳越容易在两端发生形变.但是总体来看,发生塑性屈曲时,端部长度缺陷对临界载荷影响很小.     

特征载荷下海工管状结构屈曲临界载荷分析

圆柱形管状结构在海洋工程领域中应用较多，在进行结构设计时，需重点关注其侧向受载时的屈曲强度问题。通过理论分析和数值模拟，对比研究径向线性载荷变化下圆柱壳的屈曲行为，以经典的Donnell壳体理论为基础，得到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。采用有限元软件ABAQUS对线性变化径压下圆柱壳的屈曲进行数值仿真。分析得出径厚比是径向线性分布载荷下圆柱壳屈曲临界载荷的主要影响因素，三角形径压下屈曲临界载荷值约为均布径压下屈曲临界载荷值的2倍。     

小波加权残值法在固支矩形板后屈曲上的应用

根据Von Karman板大挠度方程,以小波函数作为试函数,采用小波加权残值法将四边固支矩形板的平衡控制方程和变形协调方程化解为两个非线性方程组,将后屈曲路径的求解转化为两个非线性方程组的求解问题.将载荷分为多个水平,利用Newton-Raphson迭代算法求得非线性方程组的解,从而得到四边固支矩形板的后屈曲平衡路径和四级渐进解.通过算例表明小波可以用于解决矩形板的后屈曲问题.     

受压结构稳定性的无损检测分析方法研究

针对海洋工程结构物在工程上的应用逐年增多的趋势,采用连续介质力学一般理论,由弹性动力学基本方程出发,将运动方程与静态屈曲问题的本征方程相结合,推导了承压结构的压力载荷与结构固有圆频率相关联的运动方程.得到了屈曲问题的临界荷载与固有频率之间的关系表达式,最后给出了耐压结构稳定性的无损检测分析方法.     

深水海底管道止屈器设计研究

随着水深的增加,深水海底管道由于外压导致压溃、屈曲及屈曲传播的可能性大大增加.深水海管设计中,通常采用止屈器来控制海管由于较大的外压可能造成的压溃及屈曲传播.止屈器的主要作用是:在管道受外压的条件下,一旦发生压溃屈曲并发生屈曲传播时,将屈曲传播的破坏限制在一定管道长度范围内.该文进行了深水海底管道止屈器设计研究,并基于有限元模型进行了管道的屈曲和屈曲传播分析.     

静水压作用下半圆环壳的非轴对称屈曲

本文根据Ｂ．Ｂ．诺沃日洛夫~［１］薄壳理论,应用圆环壳稳定性控制方程,采用幂级数法求解 了静水压作用下半圆环壳非轴对称屈曲问题的屈曲载荷及屈曲模态。     

均布外压下复合材料球壳脱层跳跃屈曲研究

本文提出了一种研究均布外压下复合材料球壳内表面薄层脱层屈曲特性的理论方法,基于弹性相似性原理建立了复合材料球壳受压内表面脱层跳跃屈曲的模型,采用非线性大挠度理论建立了脱层屈曲的控制方程,分别研究了初始状态含脱层和不含脱层的复合材料球壳的脱层屈曲特性,得到了两种情况下脱层屈曲临界载荷的表达式,讨论了脱层厚度、脱层位置、脱层大小对脱层临界屈曲载荷的影响。结果表明:对于初始状态靠近内表面存在脱层的复合材料球壳,如果脱层厚度很薄,在压力达到一定值时,内表面的脱层区域将发生跳跃屈曲,其屈曲的挠度远远大于脱层的厚度,屈曲的临界载荷随脱层大小的增大而增大,且与脱层厚度几乎成正比;对于初始状态不含脱层的受压复合材料球壳,在靠近其内表面区域存在一个位置,其对应的脱层屈曲临界载荷为最小,最有可能脱离球壳整体,发生跳跃屈曲;如果层间强度不足,该脱层还有可能进一步地扩展,从而导致薄层大面积地脱离整体,降低结构刚度。     

海底管道屈曲传播及止屈试验技术研究综述

海底管道屈曲传播机理极其复杂,涉及到弹塑性稳定后屈曲问题,现有屈曲传播理论尚处于探索阶段,须通过大量的试验进行研究。本文概述了国内外海底管道屈曲传播理论研究发展历程,着重介绍了国外在海底管道屈曲传播与止屈试验技术方面的研究,总结和评述了国外相关试验装置的特点,探讨屈曲传播压力、传播速度、止屈效率等关键因素的试验测定方法,并指明了管道屈曲传播与止屈试验向全比例、多载荷、动态化发展的研究方向,为海底管道屈曲传播及止屈试验设计提供指导。     

余弦载荷作用下圆锥壳的动力屈曲研究

本文采用数值方法对圆锥壳在余弦载荷作用下的动力屈曲问题进行了探讨.利用非线性几何方程建立了锥壳的基本动力屈曲方程.采用级数展开和伽辽金法等方法对方程进行了简化,使之成为常微分方程.方程的求解则采用龙格库塔法,最后给出临界冲击载荷值.     

结构屈曲问题的随机位移解法

用一种新的结构分析方法－随机位移法来分析钢结构的屈曲问题，求解步骤是先将结构离散为一个有限自由度系统，然后根据有限自度度系统平衡稳定性的定义和随机位移法的基本原理，将稳定问题转化为无约束的多维优化问题，最后应用遗传求出该问题相应于最优解的目标函数，即得临界载荷，该方法是可行的。     

轴向砰击杆的动力响应与屈曲

本文对轴向砰击载荷作用下杆的动力响应与屈曲问题进行了探讨。通过采用一种奇异摄动方法,求解了轴向砰击杆的动力响应与屈曲控制方程,在此基础上,分析其横向弯曲运动规律和动力屈曲现象,同时讨论了轴向砰击杆的动力失稳判据。最后,采用本文发展的理论计算了一个实例,计算结果与已有的试验结果之间有着较好的一致性。     

受载时船舶屈曲临界载荷数值的数学模型设计

船舶航行中船体会受到来自于水体的巨大冲击力,一旦超过屈曲载荷临界值就会增加船体断裂的风险。针对传统载荷控制模型对于环境参数变化不敏感、反应时滞过长的弊端,设计一种用户船舶屈曲临界值计算分析的数学模型。分析船舶行进中轴向速度和径向速度,并从速度与应力的比例关系中识别出船体受力综合载荷值,以此建立屈曲临界载荷数学模型。基于临界载荷数学模型分析不同载荷值条件下径向、轴向力的变化与临界误差之间的关系,进而准确地识别出屈曲临界载荷数据的变化规律。仿真结果表明,提出数学模型具有更高的载荷值传递效率,能够及时做出主动调整,并有效降低各种作用力对于船体的冲击。     

蛋形水下耐压壳的屈曲行为研究

针对蛋形水下耐压壳结构的稳定性开展数值模拟研究,给出蛋形壳体的几何建模方法,基于Abaqus有限元仿真软件获得蛋形壳体的屈曲临界载荷和屈曲模态,并与Mushtri方程的理论结果进行对比研究,验证仿真模型的精确性。同时,为提高蛋形壳体的稳定性,提出一种加筋结构,研究加筋方式和加筋厚度等因素对壳体稳定性的影响规律,结果显示加筋结构对壳体的稳定性有显著增强效果,其中,环向加筋比纵向加筋效果更为明显,但加筋体厚度影响较小。分析还发现,壳体自身厚度对屈曲特征量的影响最大。     

单根加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

目前,对加筋板稳定性的研究多采用有限元法,缺乏理论指导。本文忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有单根加强筋的加筋板,首先假设板的挠曲函数,接着将其代入板和加强筋的边界方程和协调方程,最后解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力计算公式。为了验证该公式正确与否,选取多个算例,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文推导的公式是正确的,并得出临界应力随γ和δ的变化趋势。     

损伤引起加筋板结构屈曲性态变异研究

将损伤力学的相关原理引入到船舶常用加筋板结构的稳定性分析中,建立含损伤结构稳定的有限元分析模型。通过引入损伤位置、损伤程度和损伤面积三个独立的损伤参数来描述结构的受损状况,并分别分析它们的变化对结构临界屈曲载荷和屈曲模态产生的影响。对加筋板结构在各种载荷条件下的屈曲行为作了探讨,并通过对典型算例的数值模拟研究了不同损伤状况和不同屈曲模式下结构稳定特征的变异。     

结构屈曲问题的随机位移解法

用一种新的结构分析方法--随机位移法来分析钢结构的屈曲问题,求解步骤是先将结构离散为一个有限自由度系统,然后根据有限自由度系统平衡稳定性的定义和随机位移法的基本原理,将稳定问题转化为无约束的多维优化问题,最后应用遗传算法求出该问题相应于最优解的目标函数,即得临界载荷,该方法是可行的.     

复合材料剪切圆柱壳在轴压下的屈曲与后屈曲

给出了非对称正交铺层剪切圆柱壳广义Ｄｏｎｎｅｌｌ型大挠度方程，并运用位移摄动技术构造出该圆柱壳在轴压作用下的后屈曲渐近级数解。为保证边值问题摄动解的一致性，本文研究了边界效应对中短圆柱壳的影响，亦即运用奇异摄动技术详细分析了该圆柱壳端部边界层方程和奇异摄动解。     

复合材料剪切圆柱壳在轴压下的屈曲与后屈曲

给出了非对称正交铺层剪切圆柱壳广义Donnell型大挠度方程,并运用位移型摄动技术构造出该圆柱壳在轴压作用下的后屈曲渐近级数解.为保证边值问题摄动解的一致性,本文研究了边界效应对中短圆柱壳的影响,亦即运用奇异摄动技术详细分析了该圆柱壳端部边界层方程和奇异摄动解.并讨论了横向剪切变形、Batdorf数、弹性模量比和初始几何缺陷对圆柱壳屈曲与后屈曲性态的影响.比较显示,横向剪切变形对圆柱壳的屈曲与后屈曲有重要影响.     

含初缺陷损伤圆拱的动力屈曲

由Hamilton原理导出考虑初始缺陷及横向剪切变形时裂纹圆拱的动力屈曲控制方程;应用断裂力学中常用的线弹簧模型将裂纹引入到屈曲控制方程中;基于B-R动力屈曲判断准则,采用数值方法求解了受径向均布阶跃载荷作用时裂纹圆拱的动力屈曲;对比讨论了不同载荷幅值、裂纹长度、初始几何缺陷大小等因素对圆拱动力屈曲性能的影响.     

加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

利用解析法对加筋板稳定性进行了研究,忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有一根加强筋的加筋板,定义板的挠曲函数,将其代入边界方程和协调方程,求解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力。对有2根或多根加强筋的规则加筋板,利用能量法导出统一计算的公式得到临界应力。最后,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文计算方法是正确的,可以准确求解加筋板的稳定性问题。