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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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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。 相似文献
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柱壳结构广泛应用于各个领域, 但由于其对初始缺陷较为敏感, 容易发生灾难性的屈曲失稳. 本文利用非线性有限元分析程序ABAQUS研究了柱壳屈曲问题, 并应用到了易拉罐的屈曲分析. 首先采用数值模拟的方法验证了Virot等学者的易拉罐屈曲试验结果, 然后为了获得屈曲的一些普适结果, 进一步考察了柱壳的屈曲表现. 对柱壳结构在不同载荷组合、不同几何参数作用下进行了细致分析. 为了讨论的直观, 本文绘制了柱壳结构在受到侧压-轴压载荷作用下外力-屈曲载荷-位移三维屈曲地貌图(称为landscape). 结果表明: 在侧压-轴压-扭转载荷作用下, 试件力-位移曲线出现了"cliff"(断崖)现象; 扭转载荷的施加不利于试件整体稳定性, 并造成了试件对初始缺陷的敏感性; 对于受到轴压-扭转载荷作用的试件, 本文定义承载力为零的平面为"sea level"(海平面)来区分试件破坏模式; 通过对不同边界条件的试件进行分析, 发现试件两端固定可以有效地增加结构的承载能力, 提高稳定性. 对柱壳结构内部充气可以大幅度提升结构的承载能力和稳定性, 减小对初始缺陷的敏感度. 相似文献
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将Koiter理论和奇异摄动理论中的边界层法相结合处理加筋圆柱壳无因次化非线性边界层型Karman-Donnel方程由分支点和边界层导致的双重奇异性,提出外压加筋圆柱壳总体屈曲Koiter—边界层奇异摄动法。从摄动意义上分析边界条件,前屈曲非线性和初始几何缺陷对外压加筋圆柱壳屈曲载荷的影响。算例表明,本方法具有良好的计算效率和计算精度,与数值解相比更能揭示内在影响规律。 相似文献
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弹性圆柱壳冲击扭转屈曲的突变模型 总被引:2,自引:0,他引:2
本文将突变理论用于处理冲击载荷下弹性结构的屈曲问题,文中建立了结构冲击屈曲的突变准则,认为临界阶跃载荷位于所提出突变系统的分叉集之中,并由此对两端固支的弹性圆柱壳扭转屈曲进行了分析,给出了不同初缺陷时的临界阶跃扭矩计算公式,通过对临界静态扭矩的计算,表明临界阶跃扭矩小于临界静态扭矩. 相似文献
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在文献[7]和[11]的基础上,本文提出了一个新的方法,用于计算轴对称非均匀圆柱壳在任意轴对称荷载和边界条件下的非线性屈曲的临界载荷,并导出这个问题的一般解,最后仅需求解一个非线性代数方程,该方程可用解析形式表达,本文提出的方法,具有计算速度快,容易处理各种边界条件和载荷,简便等优点。三个算例表明,利用本文的方法可获得满意的结果。 相似文献
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本文采用王仁等提出的塑性动力屈曲的能量准则讨论了圆柱壳在不均匀的外部径向冲击下的塑性动屈曲问题。获得了屈曲的占优波数公式及临界冲击速度公式,初步的实验证明本文的结论是合理的。同时进一步证明该能量准则的有效性。 相似文献