预应力杂交结构的屈曲分析

含有预应力索的半刚性大跨度空间结构是一种非常有生命力的杂交钢结构形式,对应用日益广泛的空间杂交结构的正确分析是保证结构安全设计的前提,屈曲分析通常是这类结构分析的主要内容之一,结构的屈曲分析可分为特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。论文首先阐述了结构特征值屈曲分析和非线性屈曲分析中的分枝屈曲分析的基本理论,提出了含有恒定荷载的预应力结构特征值的求解方法,明确正确应用屈曲理论对保证工程安全设计的重要性,然后应用有限元软件ANSYS对待建的安徽大学体育馆新型弦支网壳屋盖结构进行了特征值屈曲分析和分枝屈曲分析,提出应用通用有限元程序跟踪结构分枝屈曲路径的方法,本文结论对预应力杂交结构的屈曲分析具有指导意义。     

槽形截面腹板非均匀受压的屈曲后强度研究

本根据Ｖｏｖ Ｋａｒｍａｎ大挠度平板理论。采用半解析半能量法对薄壁槽形截面腹板在非均匀压力作用下的屈曲与屈曲后性能进行了理论分析，得到了临界荷载及屈曲后第二平衡路径，以及截面最佳极限承载能力的翼缘与腹板的宽度比，理论分析与试验结构吻合较好。     

基于弧长法的加筋板后屈曲特性分析及试验

作为飞机上重要的承载部件,加筋壁板在发生初始屈曲后仍具有较强的后屈曲承载能力,因此研究其后屈曲特性对于确定破坏载荷具有重要意义。传统的特征值屈曲分析是以小位移小应变的线弹性理论为基础的,且不考虑结构在受载过程中结构构形的变化,因此误差较大。本文采用Riks弧长法,结合材料弹塑性理论对铝合金整体加筋壁板轴压加载后的屈曲破坏过程、传载机制、极限载荷进行了研究,并进行了轴压加载的试验验证,得到了加载过程中的应力、应变曲线以及极限载荷,还对后屈曲破坏形式进行了分析。数值模拟结果表明:本文研究的整体加筋板初始屈曲发生在蒙皮,后屈曲过程筋条是主要的承载部位,与试验中观察到的现象一致;试验中加筋板最终破坏部位发生在筋与蒙皮连接处,有限元模拟结果与试验中加筋板的最终破坏部位一致;数值模拟得到的极限载荷与试验的相对误差在5%以内。这表明基于弧长法的后屈曲计算能够准确跟踪整体加筋板的后屈曲平衡路径和预测极限载荷。     

薄壁结构局部-整体相关屈曲研究现状

薄壁结构因屈曲而丧失承载能力的现象日益突出,局部屈曲与总体屈曲的相互作用成为必须考虑的问题。本文综述了薄壁结构局部-整体相关屈曲研究若干重要方面的理论发展和现状,并试图对进一步研究提出建议。      

安全壳中钢衬壳热屈曲问题理论与实验研究(I)———理论分析部分

钢衬壳热屈曲问题是核工程安全壳设计中的主要问题把铆固之间的钢衬壳视为钢衬板的特殊缺陷形式，利用Ｋｏｉｔｅｒ初始后屈曲理论分析了完善和具有初始缺陷钢衬壳的弹性热后屈曲性态给出了用挠度－温度载荷表示的钢衬壳的后屈曲平衡路径表达式和屈曲临界载荷表达式具体分析了三种钢衬壳模型：四点铆固钢衬壳、四边固支钢衬壳和五点铆固钢衬壳给出了钢衬的初始缺陷、锚钉间距、钢衬厚度等参数对钢衬热屈曲载荷的影响结果对安全壳中钢衬壳的设计有很好的参考价值     

钢衬壳后屈曲问题分析

本文用两种方法分析了核电站预应力混凝土安全壳中的内衬壳（钢衬壳）在温度应力作用下的后屈曲问题。认为钢衬壳模型是钢衬板模型的一种特殊缺陷形式，用Ｋｏｉｔｅｒ初始后屈曲渐近分析理论研究了钢衬壳的后屈曲问题。另外，本文从大挠度偏微分方程出发导出控制钢衬壳后屈曲的带有参数的非线性方程组，且用伪弧长法追踪其后屈曲平衡路径。文中用两种方法分析了四点铆固钢衬壳的后屈曲性态，并进行了比较。     

复合材料加筋板壳结构的后屈曲强度及破坏分析程序系统

本文介绍适用于复合材料（含各向同性材料）层合加筋板壳结构的后屈曲强度及破坏分析的程序系统的功能特点、原理和结构、通过一个受压剪载荷作用的加筋层合矩形板的破坏分析，并与试验结果作了比较，说明该程序系统的正确、可靠性。     

集中载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性分析

波纹膜片是一种薄壳弹性体，由于它的参数很多，又相互制约，所以使得它的设计很复杂。在大多数位移式仪器仪表中，要求波纹膜片产生至少和膜片厚度是同样数量级的弹性位移。这就要求使用薄壳的几何非线性理论进行分析。大多数学者研究波纹膜片的弯曲问题，是采用扁壳理论讨论具有浅波纹的膜片。而工程实际中，经常遇到深波纹膜片，这就要求从一般壳体大挠度方程进行求解。本文采用轴对称旋转壳体的简化Re-issner方程。研究了在中心集中载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性弯曲问题。应用积分方程方法，可以获得膜片的特征关系（载荷-中心挠度关系）和应力分布。文末给出实例计算的数值结果。     

加筋壁板轴压载荷下后屈曲稳定性试验研究

对11种构型的民用飞机机身加筋曲板在轴压载荷下后屈曲承载能力进行了试验和工程算法研究,深入探索了机身壁板的各种破坏模式,对极限法、Johnson）物线法与欧拉法三种工程算法比较,并且把试验结果与计算结果进行了对比。研究结果表明：壁板后屈曲轴压许用值与桁条剖面积和蒙皮厚度成线形关系,主要取决于桁条剖面积;蒙皮的局部屈曲应力对初始缺陷敏感,但局部屈曲应力的偏差对壁板的轴压破坏载荷影响不明显;与工程计算结果对比发现Johnson抛物线法计算的破坏轴压与试验结果吻合较好。     

全波纹腹板H型柱的弹性屈曲

运用变截面梁单元有限元法和MATLAB高级编程语言对全波纹腹板H型钢在轴心压力下的屈曲性能及其参数对临界荷载的影响进行了分析,并且与等截面H型钢进行对比,用实例说明了全波纹腹板H 型钢的优越性,为这种H型钢在工程中的应用提供了理论依据．     

轴向冲击载荷下薄壁折纹管的屈曲模态与吸能

在方管的基础上引入折纹结构, 利用几何关系建立折纹管的折角公式。采用LS-DYNA软件研究了6种折纹管在轴向冲击下的屈曲模态与能量吸收性能, 并与方管进行对比分析。结果表明, 折纹管在冲击载荷作用下屈曲变形过程可分为3个阶段, 初始峰值阶段、稳定渐进屈曲阶段和密实化阶段。折角是影响初始峰值载荷和平均载荷的重要因素之一, 折纹结构的引入有效的降低了初始峰值载荷, 减小了冲击力的波动幅度; 折纹管的比吸能低于方管, 但是在特定折角下, 折纹管的压缩力效率和比总体效率高于方管。     

空间异型双曲面钢屋盖缺陷稳定性分析及试验研究

南通体育会展中心钢屋盖为空间异型双曲面,结构高跨比和矢跨比均较小,稳定性分析是其设计中的一个关键问题。本文在体育馆缩尺模型试验基础上,对其钢屋盖结构进行了几何非线性和双非线性稳定分析,分别采用实测缺陷法、一致缺陷模态法、改进随机缺陷法考虑结点位置偏差缺陷的影响。结果表明：实测缺陷法双非线性分析结果是评估体育馆屋盖结构实际安全性的重要依据;一致模态法的临界荷载概率可靠度较低。通过改进随机缺陷法,对该屋盖结构的稳定性能有了比较全面的认识,并定量分析了设计临界荷载和一致模态法分析的临界荷载的可靠性。     

横肋波纹钢板-钢管混凝土短柱轴心受压性能研究

横肋波纹钢板-钢管混凝土柱是一种新型钢管混凝土组合柱。为研究其轴心受压性能,本文以径宽比(单肢方钢管截面宽度与组合柱截面宽度的比值)为参数,开展了3根横肋波纹钢板-钢管混凝土短柱和1根普通方钢管混凝土短柱的轴心受压试验。探究了径宽比对各试件破坏模态、荷载-纵向应变曲线、承载力提高系数、延性等的影响,并与普通方钢管混凝土柱作了对比。试验研究结果表明:横肋波纹钢板与方钢管具有良好的变形协调性;相比于普通方钢管混凝土柱,横肋波纹钢板-钢管混凝土组合柱具有良好的轴压性能;随着径宽比的增加,试件的承载力及延性逐渐增大,承载力提高系数逐渐减小。在Mander模型以及有限元参数分析的基础上,建立了横肋波纹钢板-钢管混凝土组合柱轴压承载力计算公式,计算结果表明:计算值偏于安全,可为工程设计提供参考。     

考虑梗腋影响的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究

考虑梗腋在波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的影响,通过剪力流公式定义了考虑梗腋影响的修正系数,运用变分法得到对应的微分方程,然后求出简支波形钢腹板组合箱梁在集中荷载作用下的剪力滞系数计算公式,采用数值模拟进行对比验证。最后通过调整梗腋尺寸参数,研究梗腋形状变化对剪力滞效应的影响。结果表明,考虑梗腋影响后的理论计算结果与有限元结果吻合较好;波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应现象随着梗腋影响系数的增大而减小;考虑梗腋影响的波形钢腹板组合箱梁剪力滞系数较未考虑情况大幅度降低,在集中荷载下剪力滞效应系数减小约10%;当梗腋宽度与上翼板宽度的比值大于0.5时,对剪力滞效应的影响变化较小,梗腋高度为其宽度的0.16~0.19倍时对剪力滞效应影响最大。     

Experimental buckling of GRP cylindrical shells

During the setup of an experiment, errors may occur. Sources of such errors may be due to several factors which sometimes accumulate and then cause erroneous results. An experimental investigation on buckling of GRP (glass-reinforced-plastic) cylindrical shells, subject to axial compression and/or external pressure loading, has been carried out. At the beginning of the experiment, the initial geometrical imperfections were measured. Because of the small size of these quantities and the great effect these imperfections had on buckling loads, any small errors in the measurement procedure may lead to unreasonable results. Attempts have been made to detect these errors, and to identify and minimize their effect on experimental results. Tables are provided to show a comparison between the final experimental results and the corresponding theoretical ones.     

圆弧拱考虑一般缺陷的面内屈曲

研究了几何缺陷、荷载非均匀分布和支座沉陷对圆弧拱面内屈曲的影响.基于能量的变分原理推导了考虑缺陷的微分方程,得到了外荷载和轴力的关系式以及径向位移的表达式.从微分方程出发用摄动法对屈曲荷载的缺陷敏感性进行了分析,得到了屈曲荷载的近似表达式.结果表明近似解与精确解吻合良好;正对称屈曲荷载对正对称缺陷参数十分敏感;反对称缺陷参数对反对称屈曲荷载影响显著而正对称缺陷参数影响很小.     

Experimental and computational method of studying large elastoplastic deformations of cylindrical shells in tension to rupture and constructing strain diagrams for an inhomogeneous stress-strain state

An experimental and computational method of constructing true strain diagrams of steel tubular specimens under tension to rupture at large deformations is developed. Experimental and theoretical studies were performed to investigate the effect of the geometric parameters of cylindrical shells, initial imperfections of the geometry, and edge effects on strain localization, the point of necking, and the critical loads.     

薄壁圆筒壳初始几何缺陷不确定性量化的极大熵方法

针对薄壁圆筒壳结构轴压屈曲载荷的缺陷敏感性以及真实几何缺陷的不确定性,提出一种基于实测缺陷数据和极大熵原理的初始缺陷建模与屈曲载荷预测方法。首先,将初始几何缺陷视为二维随机场,并利用实测缺陷数据和Karhunen-Loève展开法将初始缺陷的随机场建模转化为随机向量的建模;其次,利用极大熵方法确定随机向量的概率分布;最后,基于所构建的初始缺陷随机模型,利用MCMC抽样方法和确定性屈曲分析方法,进行随机屈曲分析并给出基于可靠度的屈曲载荷折减因子。数值算例表明,与直接假设随机场相关结构的方法相比,本文方法的结果是对薄壁圆筒壳屈曲载荷的一个更无偏估计。     

Dynamic buckling of a shallow arch under shock loading considering the effects of the arch shape

In this paper, the influence of the initial curvature of thin shallow arches on the dynamic pulse buckling load is examined. Using numerical means and a multi-dof semi-analytical model, both quasi-static and non-linear transient dynamical analyzes are performed. The influence of various parameters, such as pulse duration, damping and, especially, the arch shape is illustrated. Moreover, the results are numerically validated through a comparison with results obtained using finite element modeling. The main results are firstly that the critical shock level can be significantly increased by optimizing the arch shape and secondly, that geometric imperfections have only a mild influence on these results. Furthermore, by comparing the sensitivities of the static and dynamic buckling loads with respect to the arch shape, non-trivial quantitative correspondences are found.     

组合圆柱壳静态屈曲的几个影响因素分析

本文的研究是以“九五”国家科技攻关专题“快堆主钠池堆芯抗震性能的安全评价方法研究、中的屈曲研究子课题为背景展开的,所用模型简化自中国实验快堆钠池主容,是由薄壁圆柱壳和多个加劲肋结构而成的组合圆柱壳体,本文分别采用大型有限元程度ANSYS 5．4和LGOR FEAS（SUPER SAP 93）,对该壳体进行了常温时水平,轴向荷载共同作用静态屈曲的计算,同时考虑了诸如塑性,边界条件及初始缺陷等因素的影响,并进行了相关实验研究,最后将有限元计算结果与实验所获得的静屈曲荷载进行比较,结果吻合较好。