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U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅰ)--基本方程及环板的屈曲 总被引:1,自引:2,他引:1
U型波纹管是现代管道系统中最常见的一种位移补偿器 ,它由环板和具有正、负Gauss曲率的半圆环壳组成 ,在管道所传输的介质的压力作用下会发生屈曲。其中环向屈曲最为复杂 ,精确的理论分析非常困难 ,有限元分析也不多见。作者在分析前人工作的基础上 ,以圆环壳段为单元 (特定的旋转壳段单元 ,能自动退化成环板单元 ) ,限于弹性范围和线性化特征值问题 ,对介质压力作用下U型波纹管及其相关结构 (圆环板、圆环壳、半圆环壳 )的环向屈曲问题进行了分析。考虑了结构屈曲前的弯曲 ,计及压力的二次势能 ,导出的应力刚度矩阵和载荷刚度矩阵是非对称的。全部工作分为三部分 :(Ⅰ )基本方程 ,环板的屈曲 ;(Ⅱ )圆环壳、半圆环壳的屈曲 ;(Ⅲ )波纹管平面失稳的机理。本文为第一部分 ,除推导公式外 ,对不同边界和不同内外径之比的环板在径向均匀压力作用下的环向屈曲进行了计算 (轴对称的径向屈曲作为特例得到 ) ,给出了前屈曲应力分布、临界载荷及相应的屈曲模态 ,并将临界压力的值与前人基于vonK偄rm偄n大挠度板的精确解进行了比较 ,吻合良好。 相似文献
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本文由Sanders非线性平衡方程和Koiter小应变协调方程推导出细环壳的非线性微分方程和稳定方程。用伽辽金法求解了静水压或边界载荷作用下的半园环截面细环壳的稳定方程。对于不同的边界条件及一系列几何参数,计算得到了临界载荷及屈曲模态。 相似文献
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夹层圆柱壳具有很高的结构效能。在许多工程结构中被广泛采用。本文研究分析了含有轴对称初始缺陷的夹层圆柱壳在轴压下的非线性屈曲问题。该夹层壳具有正交各向异性表层和各向同性可承剪的夹心.利用Stein的前屈曲一致理论得出了前屈曲挠度随轴向载荷及缺陷参数的变化情况,运用Galerkin法导出了屈曲控制方程,并进行了数值计算,得到了屈曲载荷、缺陷幅值、缺陷波数、夹心模量等参量之间的关系.结果表明与壳体实际屈曲模态相同的初始缺陷具有很大的危害性,可以通过增加壳体表层的轴向弹性模量或优化夹心的有关参数等途径来提高屈曲载荷,改善壳体屈曲性能。 相似文献
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圆柱壳的动态塑性屈曲问题的研究主要是集中在屈曲模态方面,至于屈曲的临介载荷与临介时时间则研究的较少,SHPB用于研究材料在高应变率下动态力学性能已为大家所熟悉,但用于研究结构的动态屈曲则未见报道,本文利用一装置对柱壳的动态塑性屈曲进行了实验研究,测出了壳体屈曲过程的载荷,轴向缩短量与时间的关系曲线,得到屈曲时的临介载荷与临介时间,同时发现壳体屈曲变形的一些规律并与静态实验的结果进行了比较,为理论分 相似文献
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圆柱壳撞水时的弹塑性动力屈曲研究 总被引:3,自引:0,他引:3
本文研究圆柱壳在流固中冲击载荷下的弹塑性动力曲问题。建立了液体-气体-固体三相的数学模型。其中结构部分控制方程由弹塑性力学中关于加速度的最小原理获得,本构关系采用增量理论,液体假设为不可压缩,空气层认为最等熵压缩。分别讨论了不同冲击高度时压力变化规律,屈曲对载荷的影响。屈曲沿壳长的分布及发展规律等。 相似文献
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在轴向应力波传播和反射过程中弹性有限长圆柱壳非对称动态屈曲 总被引:2,自引:0,他引:2
本文讨论弹性有限长圆柱壳端部受冲击载荷作用,在轴向应力波传播和反射过程中的非对称动态屈曲问题。通过建立和求解扰动方程得到了动态屈曲的分叉条件,临界载荷和屈曲模态。数值结果表明:当壳壁厚不很薄时,轴对称屈曲临界载荷比非轴对称临界载荷高;反之,轴对称临界载荷会比非对称临界载荷低;由于应力波的反射,临界载荷降低,因而更容易发生屈曲,屈曲模态也有其不同特点。 相似文献
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讨论弹性圆柱壳端部受冲击载荷作用,在应力波传播过程中的非对称屈曲问题。通过求解扰动方程得到了动态屈曲的分叉条件、临界载荷和屈曲模态。数值结果表明,当壳壁厚不很薄时,轴对称屈曲临界载荷比非对称临界载荷高;反之,轴对称临界载荷会比非对称临界载荷低。不同的冲击载荷,屈曲模态也将不同。 相似文献
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根据已有的实验现象假定变形模态,采用Lagrange方法分析了单位长度薄圆环在余弦冲击载荷作用下的弹性脉冲动屈曲。导出了动力屈曲方程组,借助数值方法求解方程,并与已有的计算进行了比较,得出结论 相似文献
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变角度纤维复合材料的纤维方向角可沿铺层面内连续变化,因此相应结构的性能具有更高的设计灵活性和更大的优化空间.本文假设纤维方向角沿圆柱壳的轴向呈正弦函数变化,对变角度纤维复合材料圆柱壳在两端简支边界条件下的轴压屈曲问题进行研究.基于Donnell经典壳体理论,推导变角度纤维复合材料圆柱壳的前屈曲控制方程并运用伽辽金法进行求解,然后采用瑞利里兹法求解屈曲问题.通过和现有文献及有限元数值结果的对比,验证了本文模型的收敛性和正确性,通过数值算例分析了纤维起始角和终止角的变化对圆柱壳的屈曲临界荷载的影响.本文的研究结果可为变角度纤维复合材料圆柱壳的分析和设计提供一定的参考. 相似文献
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基于前屈曲一致理论,研究了热环境中受轴压功能梯度圆柱薄壳分岔屈曲的边界约束效应问题.导出前屈曲变形的解析解,结合分离变量法与有限差分法求解分岔屈曲控制方程,由此导出确定临界轴压的非线性特征值问题.考虑材料热物性质与温度的相关性,分别就两端简支和两端固支边界条件,分析了温度梯度、初始几何缺陷、组分材料体积分数对分岔屈曲临... 相似文献
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David Bushnell 《International Journal of Solids and Structures》1976,12(1):51-66
The theory is summarized for axisymmetric prebuckling and nonsymmetric bifurcation buckling of ring-stiffened shells of revolution. The analysis is based on finite difference energy minimization in which moderately large meridional rotations, elastic-plastic effects, and primary or secondary creep are included. This theory is implemented in a computer program called BOSOR5, for the analysis of segmented and branched ring-stiffened shells of revolution of multi-material construction.Comparisons between test and theory are given for axisymmetric collapse and nonsymmetric bifurcation buckling of 69 machined ring-stiffened aluminum cylinders submitted to external hydrostatic pressure. Because most of the cylinders fail at an average stress which corresponds to the knee of the stress-strain curve, the analytical predictions are not very sensitive to modeling particulars such as nodal point density or boundary conditions. Agreement between test and theory is improved if the analytical model reflects the fact that the shell and rings intersect over finite axial lenths. 相似文献
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U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅲ)--波纹管平面失稳的机理 总被引:1,自引:0,他引:1
波纹管无论是在内压还是在外压作用下都会发生环向屈曲或平面失稳,问题很复杂至今未得到妥善解决。本文首先指出了现行的有关“塑性铰”概念的某些不足之处,然后按文[8]的有限元法(考虑了屈曲前的弯曲和屈曲时载荷的转动并按线性化特征值问题处理)对波纹管的环向屈曲进行了计算,并与前人的有关实验进行了对比分析,在此基础上解释了波纹管平面失稳的原因和发展过程。 相似文献
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Buckling and Postbuckling of Laminated Thin Cylindrical Shells under Hygrothermal Environments 总被引:1,自引:0,他引:1
沈惠申 《应用数学和力学(英文版)》2001,22(3):270-281
IntroductionInrecentyears,fiber_reinforcedcompositelaminatedshellstructuresarewidelyusedintheaerospace ,marineindustry ,automobileindustryandotherengineeringapplications.Duringtheoperationallife ,thevarianceoftemperatureandmoisturereducestheelasticmoduli… 相似文献
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Hiroyuki Abé 《International Journal of Non》1973,8(5):409-430
A buckling theory valid for finite prebuckling deformations is presented for thin homogeneous, isotropic and elastic shells. It is subject to the restriction of the Kirchhoff hypothesis. A set of stability equations is derived by decomposing strain and stress components into four classes according to their characteristics.The influence of the prebuckling deformations on the buckling of thin circular cylindrical shells under lateral pressure is investigated with the aid of the basic equations derived above and the results are compared with the solutions of the Flügge equations and those obtained by Yamaki. 相似文献
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《European Journal of Mechanics - A/Solids》2008,27(6):1026-1036
Buckling behaviors of axially compressed functionally graded cylindrical shells with geometrical imperfections are investigated in this paper using Donnell shell theory and the nonlinear strain-displacement relations of large deformation. The analysis is based on the nonlinear prebuckling consistent theory. Both the prebuckling effects and the temperature-dependent material properties are taken into account. The buckling condition for imperfect functionally graded cylindrical shells is obtained by using the Galerkin method. Numerical results show various effects of imperfection, structural type, power law exponent, temperature and dimensional parameters on buckling. The present theoretical results are verified by those in literature. 相似文献