混凝土SHPB束杆装置冲击实验的数值仿真

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件模拟不同打击气压下混凝土SHPB束杆实验,对实验装置模型进行了简化;采用梯形应力脉冲载荷,模拟得到了实验中试件的应力-应变曲线。结果显示:模拟结果与实验结果吻合较好,验证了该方案的可行性;同时试样应力峰值随打击气压增大而增大。对不同幅值梯形应力脉冲加载下的SHPB束杆装置和单杆装置实验进行数值仿真,研究表明:束杆装置中试样应力峰值比单杆装置小一些;随应力脉冲载荷幅值增大,束杆装置中试样应力峰值增长速度要高于单杆装置。     

匀速轴向压力作用下两边简支直杆的动力屈曲

根据在不同的变形状态下匀速轴向受压的、两边简支的弹性直杆的动力屈曲控制方程,对直杆一阶、二阶形式的动力屈曲利用差分方法和有限元数值模拟方法进行计算和比较,并通过改变加载速度得到相应的数值解。计算结果表明:在保证精度的情况下,加载速度的增加使得两边简支直杆屈曲模态由一阶向二阶发生渐变;在屈曲刚发生阶段,屈曲载荷保持不变,之后屈曲载荷随着加载速度的增加而逐渐增大,且存在临界加载速度使屈曲载荷在该位置发生突变。     

圆柱薄壳的动相变屈曲行为

利用MTS809材料试验机对TiNi圆柱薄壳进行了轴向动渐进相变屈曲实验,对轴向冲击下处于伪弹性状态的TiNi合金柱壳的动相变屈曲行为进行了数值模拟研究。结果表明,不同的加载强度将会激发出柱壳不同的动屈曲响应模态。当冲击速度较高时,柱壳两端首先形成轴对称环形相变屈曲波纹,并产生应力平台;随着马氏体含量不断增加,环形相变屈曲波纹逐渐贯穿整个壳体,名义应力缓慢抬升;当名义应变超过一定阈值时,对称环形屈曲模态突变为非轴对称块状屈曲模态,名义应力大幅下降。撞击速度为40 m/s的算例（含10％随机缺陷）与S.Nemat-Nasser等的实验结果很好吻合,说明本文中计算模型、方法和结果的有效性经过了实验的考核。结果还表明,相变耗能是TiNi柱壳吸收冲击能量的主要机制,适合制作可重复使用的高效吸能元件,并给出了相应的理想厚径比。     

圆柱约束下细长压杆屈曲及后屈曲行为

研究了轴向力作用下受圆柱横向约束的弹性杆的屈曲和后屈曲行为。通过有限元模拟,分析了细长压杆发生正弦和螺旋屈曲的轴向临界力,提出了正弦和螺旋屈曲临界点判定方法,且与文献结果比较验证了分析的正确性。同时考察了长细比和边界条件等因素对临界力的影响。结果表明正弦屈曲临界力和螺旋屈曲临界力随杆的长细比减小而增大。杆在一定长度范围内,端部约束条件对临界屈曲载荷及模态的影响不可忽略;当杆的长度足够长时,可以忽略边界条件对临界载荷的影响。     

充液圆柱壳轴向冲击屈曲的实验研究与计算机数值模拟

借助落锤装置实现冲击加载,完成了一组充满水的金属薄壁圆柱壳试件轴向冲击屈曲过程的实验研究,同时利用LS－DYNA大型动力软件对冲击屈曲的全过程进行了计算机模拟,对于屈曲模态发展过程以及冲击力和液压的动态时程曲线,实验观察和数值结果均表现出较好的一致性,研究表明,在撞击过程中壳内形成很大的液体压力,在此内压和轴向压缩的联合作用下,壳壁发生轴对称塑性屈曲,屈曲模态为一系列依次发展的环带波纹。     

电磁驱动固体套筒的内爆

给出固体铝套筒在FP-1装置上的内爆实验结果 ,包括加载电流、内爆速度、内爆形态等 ,同时也给出高速摄影图象及实验与数值模拟的比较结果。     

深海保温输油管后屈曲及屈曲传播的有限元分析

本文运用ABAQUS有限元软件模拟深海输油管道的后屈曲及屈曲传播现象．将深海输油管道视为内、外层为合金钢材,夹心为聚氨酯泡沫的输油管道．采用线弹性-线性硬化的本构关系,运用Riks分析法获得后屈曲平衡路径,以此模拟管道中的屈曲传播过程,并获得屈曲传播压力．通过数值算例,综合讨论了不同初始缺陷、不同径厚比、不同夹层与夹心厚度比对、不同的材料弹性模量对屈曲传播过程和压力的影响．最后将输油管退化为单层管,将传播压力的有限元结果与实验结果、 Palmer理论解比较．结果表明有限元值、实验结果、理论值三者比较吻合．验证了有限元分析的正确性．     

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。     

细长薄壁弹体撞击钢靶屈曲的数值分析

动能深侵彻弹攻击坚硬目标时,可能会引起弹体的屈曲而导致战斗部的破坏。采用LS-DYNA3D软件,对细长薄壁弹体撞击中厚钢板的屈曲破坏进行了数值研究。数值模拟再现了各型弹体在不同撞击情形下的屈曲破坏过程,证明了实验观察得到的长、短型弹体动塑性屈曲破坏存在轴向皱褶型和轴向外翻撕裂型两种基本模式,相应的屈曲破坏存在不同的特征过载曲线。给出了相关的屈曲破坏机动场描述和比实验结果更丰富的过程分析。     

TiNi合金圆柱薄壳静压屈曲失稳特性的实验研究

对马氏体相变支配的伪弹性TiNi合金圆柱薄壳进行了准静态屈曲实验研究和分析,结果表明,TiNi柱壳的屈曲模态以非轴对称钻石型为主,卸载时可恢复,与马氏体相变和相变铰的行为相关,明显不同于传统弹塑性柱壳。还讨论了长径比和边界条件对屈曲模态、比能、临界失稳阈值等的影响。研究发现：随着长径比和边界条件的变化,TiNi圆柱薄壳呈现出多样化的屈曲模态发展。相同长径比下,两端简支的TiNi圆柱薄壳比能Se较大;随着长径比增大,边界条件的影响有逐步弱化趋势。相同边界条件下,长径比较小的TiNi圆柱薄壳比能较大。     

力-热载荷下双金属复合管的屈曲失效研究

采用有限元方法研究了力-热载荷下双金属复合管的屈曲失效行为,通过三维有限元建模考虑了双金属复合管的准静态复合成型制造过程中产生的残余应力,分析了温度及内压两个主要参数对双金属复合管屈曲失效的影响。结果表明,高温导致材料发生软化,抑制了双金属复合管的屈曲;弯矩、内压及热载荷联合作用下,复合管内介质温度降低,复合管弯矩达到最大值对应的曲率减小,而弯曲承载能力增大,外基管的椭圆率也增大;内压变化对复合管的弯曲承载能力和外基管的椭圆率影响较小。     

夹层FGM圆柱壳在扭转载荷作用下的弹性稳定性

采用半解析方法研究了两端简支的功能梯度夹层圆柱壳在端部扭转载荷作用下的弹性稳定性.考虑圆柱壳的里外表层为均匀材料,中间层为材料性质沿厚度方向连续变化的功能梯度材料,并且在界面处的材料性质保持连续. 基于Flügge薄壳理论,建立了位移形式的结构静态屈曲控制方程.根据边界条件将位移表示为三角级数形式,获得包含柱壳端部扭转载荷参数的近似线性代数特征值问题,并通过数值方法求得了表征结构失稳特征的临界载荷. 数值结果表明,临界载荷随着半径与厚度比的增加而减小,随着功能梯度中间层的弹性模量的平均值的增加而增加.      

A numerical calculation of dynamic buckling of a thin shallow spherical shell under impact

Assuming the deformation of the shell has an axial symmetrical form, we transform Marguerre's equations into difference equations, and use these equations to discuss the buckling of an elastic thin shallow spherical shell subjected to impact loads. The result shows when impact load acts on the shells, a jump of the shell takes place dependent on the values λ and the critical buckling load increases with the enlargement of the loading area.     

安全壳中钢衬壳热屈曲问题理论与实验研究（Ⅱ）—实验部分

钢衬壳热屈曲问题是核工程安全壳设计中的主要问题,但实验研究方面的文章发表得不多。文中以２００兆瓦核电站安全壳中钢宙为研究对象,采用局部１：１模型,测得了钢衬壳热屈曲温度和应变载荷,给出了钢衬壳屈曲和初始后屈曲过程中挠度和温度关系。     

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     

微尺度金属薄膜屈曲稳定性的实验研究

微尺度金属薄膜的脱粘和屈曲严重影响着膜基结构的性能和使用寿命。本文对微尺度的金属铜薄膜在残余应力和外部压力共同作用下的脱粘屈曲和后屈曲模式进行了研究,用自行设计的单轴对称加载装置进行压力加载,用一台光学显微镜观察薄膜表面的屈曲形貌。在外力作用下薄膜会出现垂直于加载方向的直线型屈曲,但在外力卸载过程中该屈曲并不稳定,会演化成电话线型屈曲,完全卸载后形成泡状屈曲。再次加载后,恢复到直线型屈曲。研究表明:直线型屈曲的不稳定现象主要与薄膜的残余应力、基底的泊松比以及薄膜沿纵向与横向的应力比有关。     

Two-dimensional analyses of delamination buckling of symmetrically cross-ply rectangular laminates

The conventional approach to analysis the buckling of rectangular laminates containing an embedded delamination subjected to the in-plane loading is to simplify the laminate as a beam-plate from which the predicted buckling load decreases as the length of the laminate increases. Two-dimensional analyses are employed in this paper by extending the one-dimensional model to take into consideration of the influence of the delamination width on the buckling performance of the laminates. The laminate is simply supported containing a through width delamination. A new parameter β defined as the ratio of delamination length to delamination width is introduced with an emphasis on the influence of the delamination size. It is found that (i) when the ratio β is greater than one snap-through buckling prevails, the buckling load is determined by the delamination size and depth only; (ii) as the ratio β continues to increase, the buckling load will approach to a constant value. Solutions are verified with the well established results and are found in good agreement with the latter.     

水平圆管中受压扭作用管桩屈曲后的解析解

首先建立了考虑自重、受水平圆管约束的管柱在压担组合作用下的屈曲方程：此方程为四阶强非线性常微分方程,难以直接精确求解;通过管柱的正弦屈由分析,找到了方程中的小参数;利用小参数摄动法求解了强非线性屈曲方程,得到了管柱螺旋屈曲后的实际屈曲构形解析解,由此可进一步得到管柱发生螺旋屈曲的临界载荷;所得解析结果与数值计算结果及本文结果退化后与文献中的相关结果比较都有良好的一致性．     

关于结构限制失稳的研究进展

限制失稳是指构件失稳时其屈曲变形不能自由发展而受到某种限制性约束的失稳,有时又称单向失稳、接触失稳、约束失稳.这类问题在工业中有大量应用,也是固体力学中的一个经典问题.最常见的实例如应用于地下管道、隧道、压力容器、核反应堆安全壳中的薄衬壳,当薄衬壳发生屈曲时,由于受到外壁的约束,其屈曲行为和一般的壳体屈曲行为不同,这就需要我们发展新的研究方法.另外如受钻井套管横向约束的钻柱的屈曲,复合材料的分层屈曲,电子元器件中的镀层屈曲等也属于限制失稳的范畴.限制失稳问题因其涉及接触问题、单向屈曲、非保守问题等而显得十分复杂,一直没有得到很好的解决.从近年来文献看,限制失稳的研究多集中在压杆、圆环的研究,板、壳的研究相对较少.本文首先简单介绍了限制失稳的一般概念,指出存在的限制约束对结构屈曲特性的影响.然后分别介绍了对于杆、环、板、壳的受限制失稳的研究进展.最后提出了需要进一步深入研究的问题.图11参75