基于模态缺陷的受压球壳屈曲特性研究

针对受压球壳非线性屈曲过程，对含初始缺陷受压球壳的稳定性进行研究。根据EN1993-1-6（2007）规范，给出不同制造等级壳体的等效缺陷值计算方法；基于线性特征值分析的模态构型给出初始缺陷的分布。利用非线性有限元弧长法对球壳受压失稳过程进行数值模拟，得到屈曲前后球壳变形情况及全过程载荷-位移曲线。计算一致缺陷模态法和N阶缺陷模态法对应的球壳屈曲临界载荷，结果表明，受压球壳对缺陷较敏感，承载能力随缺陷值增大而降低；一致缺陷模态法计算便捷，在工程应用上具有合理性，N阶缺陷模态法考虑高阶模态缺陷构型，结果更加全面，可以为工程中缺陷结构稳定性设计提供参考。     

薄壁组合结构弹塑性屈曲分析的有限元混合解法

简略回顾了柱子和平板的弹塑性分支屈曲问题。由于薄壁组合结构内力分布的不均匀性和结构本身的复杂性,本文提出了一种计算薄壁组合结构弹塑性分支屈曲荷载的有限元混合解法。利用切线刚度增量法和修正的Newton-Raphson法计算屈曲前的弹塑性内力分布,然后和用Stowell形变理论和逆幂叠代法求弹塑性屈曲荷载。此算法已在微型计算机上实现。程序要求材料是应变强化的,并接受三种强化的应力-应变关系:(1)Ramberg-Osgood应力-应变关系,(2)双线性应力-应变关系,(3)以离散点数值输入的任意凸强化的应力-应变关系。 用本文的方法计算了梁、框架、矩形板和加筋板壳在各种边界条件和不同荷载工况下的弹塑性屈曲荷载。计算结果与解析解及有关作者的数值和实验结果很好符合。     

线圈炮电枢（圆柱壳）的屈曲分析

对线圈炮的电枢在径、轴向复合非均布电磁荷载作用下的弹性屈曲问题进行了有限元分析。采用八节点等参元，建立了圆柱坐标下的计算模型，给出了电磁力的计算，处理了剪切锁定与荷载移置等问题，编写了完善圆柱薄壳的屈曲分析程序ＳＢＴ。并对某五级炮的电枢进行了计算，获得了三个典型时刻的临界荷载。     

基于物理中面FGM板屈曲的有限元分析

基于物理中面的概念，根据最小势能原理推导了功能梯度材料FGM薄板屈曲的有限元控制方程，求得临界荷载的有限元解。利用FGM板的屈曲方程与参考均匀板的屈曲方程之间的相似性，建立了FGM板的临界荷载与参考均匀板的临界荷载之间的相似转换关系式，从而将FGM板临界荷载的计算转变为参考均匀板的临界荷载和材料不均匀系数的计算，极大地提高了计算效率，为FGM的推广起积极的推动作用。通过数值算例，将由有限元法和转换关系式得到的临界荷载进行了比较，并讨论了边界条件、荷载工况、材料组成和几何尺寸等对FGM板临界荷载的影响。     

变角度纤维复合材料圆柱壳的轴压屈曲

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．     

基于模态缺陷的受压球壳屈曲特性研究

针对受压球壳非线性屈曲过程,对含初始缺陷受压球壳的稳定性进行研究。根据EN1993-1-6(2007)规范,给出不同制造等级壳体的等效缺陷值计算方法;基于线性特征值分析的模态构型给出初始缺陷的分布。利用非线性有限元弧长法对球壳受压失稳过程进行数值模拟,得到屈曲前后球壳变形情况及全过程载荷-位移曲线。计算一致缺陷模态法和N阶缺陷模态法对应的球壳屈曲临界载荷,结果表明,受压球壳对缺陷较敏感,承载能力随缺陷值增大而降低;一致缺陷模态法计算便捷,在工程应用上具有合理性,N阶缺陷模态法考虑高阶模态缺陷构型,结果更加全面,可以为工程中缺陷结构稳定性设计提供参考。     

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。     

钢管混凝土拱稳定分析的有限元法

在 2 0结点三维块体等参元及 1 6结点相对位移板壳元 [1 ] 的基础上、引入梁的基本假定 ,采用等效数值积分法 ,构造出 1 2 - 2 0结点三维退化平面和柱面层合曲梁单元 ,同时给出用于梁或拱线弹性稳定性分析的有限元列式 ,最后 ,以绍兴轻纺大桥为工程背景 ,计算出轻纺大桥钢管混凝土拱面内屈曲及面外侧倾屈曲的临界荷载。     

考虑制作缺陷的变角度纤维复合材料层合板的屈曲

假设纤维方向角沿层合板的长度方向线性变化,研究含丝束重叠、间隙等制作缺陷的变角度纤维复合材料层合板的屈曲问题．采用ABAQUS 有限元软件建立层合板的有限元模型,选用S4 壳单元计算四边简支层合板在两端压缩荷载作用下的屈曲临界荷载及屈曲模态,并进行详细的参数分析．研究结果表明：当起始角相同时,含或不含制作缺陷的层合板的屈曲临界荷载均随着终止角的增大而逐渐提高,说明纤维的不同铺设方式对层合板的屈曲性能有很大影响．含重叠缺陷的层合板的屈曲临界荷载均大于不含缺陷层合板的值,而含间隙缺陷的层合板的屈曲临界荷载均小于不含缺陷层合板的值．当层合板的重叠、间隙缺陷共存且面积相等时,层合板的屈曲临界荷载与不含缺陷时层合板的值接近,制作缺陷对变角度纤维复合材料层合板屈曲模态的影响较小．本文研究结果可为含缺陷的变角度纤维复合材料层合板设计提供一定参考．     

S型功能梯度扁球壳非线性屈曲的渐近分析

本文利用渐近迭代法获得了边界弹性支撑的功能梯度扁球壳的非线性屈曲问题的理论解．假设材料组分体积分数沿壳体厚度方向呈sigmoid幂函数变化,边界上考虑一般的弹性支撑约束．基于经典的薄壳理论和几何非线性关系,导出了S型功能梯度扁球壳的非线性屈曲问题的控制方程．采用渐近迭代法通过两次迭代得到了无量纲挠度和均布荷载之间的非线性特征关系．通过与已有有限元方法和其他数值方法的结果对比,验证了本文解的有效性和高精度．同时,通过计算阐述了缺陷因子、材料参数、边界约束系数及特征几何参数对壳体临界屈曲荷载的影响．     

轴向应力波作用下圆柱壳塑性轴对称动力屈曲

运用有限元特征值分析方法对应力波作用下圆柱壳塑性轴对称动力失稳问题进行了研究。基于应力波理论和相邻平衡准则导出了圆柱壳轴对称动力失稳时的特征方程,在分析中同时考虑了应力波效应及横向惯性效应,把圆柱壳塑性动力失稳问题归结为特征值问题。通过引入圆柱壳动力失稳时的波前约束条件实现了此类问题的有限元特征值解法。计算结果揭示了圆柱壳塑性轴对称动力屈曲变形发展的机理,以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。     

两参数轴向冲击载荷作用下圆柱壳弹塑性动力屈曲

研究圆柱壳在两参数轴向冲击载荷下的弹塑性动力屈曲问题，基本控制方程由弹塑性连续介质中关于加速度的最小原理获得，本构关系采用增量理论。研究表明：屈曲过程可划分为两相，两相之间由临界时间ｔ表征，并分别讨论了应力波对屈曲的影响，压缩波与弯曲波的相互作用及几何尺寸，材料参数，初始缺陷，载荷峰值及持续时间等诸多因素与动力屈曲的关系。     

Nonlinear deformation and stability of reinforced elliptical cylindrical shells loaded by internal pressure under twisting and bending

The problem of stability of cylindrical shells with an elliptical cross-sectional contour reinforced by a set of stringers under combined loading by bending and twisting moments, transverse force, and internal pressure is studied with the use of the variational method of finite elements in displacements. The subcritical stress-strain state of the shells is assumed to be moment and nonlinear. The effect of nonlinearity of deformation of the shells and their ellipticity on the critical loads and buckling type is determined.     

热环境中功能梯度圆柱薄壳分岔屈曲的边界约束效应

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...     

Thermomechanical postbuckling of composite laminated cylindrical shells with local geometric imperfections

The effect of local geometric imperfections on the buckling and postbuckling of composite laminated cylindrical shells subjected to combined axial compression and uniform temperature loading was investigated. The two cases of compressive postbuckling of initially heated shells and of thermal postbuckling of initially compressed shells are considered. The formulations are based on a boundary layer theory of shell buckling, which includes the effects of the nonlinear prebuckling deformation, the nonlinear large deflection in the postbuckling range and the initial geometric imperfection of the shell. The analysis uses a singular perturbation technique to determine buckling loads and postbuckling equilibrium paths. Numerical examples are presented that relate to the performances of cross-ply laminated cylindrical shells with or without initial local imperfections, from which results for isotropic cylindrical shells follow as a limiting case. Typical results are presented in dimensionless graphical form for different parameters and loading conditions.     

轴向应力波作用下圆柱壳弹性轴对称动力失稳有限元特征值分析

本文运用有限元特征值分析方法对应力波作用下圆柱壳弹性轴对称动力失稳问题进行了研究。基于应力波理论和相邻平衡准则导出了圆柱壳轴对称动力失稳时的有限元特征方程,在此方程中考虑了应力波效应及横向惯性效应,把圆柱壳弹性动力失稳问题归结为特征值问题。通过引入圆柱壳动力失稳时的波前约束条件实现了此类问题的有限元特征值解法。计算结果揭示了圆柱壳弹性轴对称动力屈曲变形发展的机理,以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。     

Nonlinear Deformation and Stability of Elliptic Cylindrical Shells under Torsion and Bending

The problem of nonlinear deformation and buckling of noncircular cylindrical shells under combined loading is solved by the variational finite-element method in the displacement formulation. A numerical algorithm for solving the problem is proposed. Stability of cylindrical shells with an elliptic cross-sectional contour under a combined action of torsion and bending is analyzed. The effect of cross-sectional ellipticity and nonlinear prebuckling deformation on the critical loads and buckling mode is studied.     

Nonlinear deformation and buckling of elastic inhomogeneous shells under thermomechanical loads

The paper outlines the fundamentals of the method of solving static problems of geometrically nonlinear deformation, buckling, and postbuckling behavior of thin thermoelastic inhomogeneous shells with complex-shaped midsurface, geometrical features throughout the thickness, or multilayer structure under complex thermomechanical loading. The method is based on the geometrically nonlinear equations of three-dimensional thermoelasticity and the moment finite-element scheme. The method is justified numerically. Results of practical importance are obtained in analyzing poorely studied classes of inhomogeneous shells. These results provide an insight into the nonlinear deformation and buckling of shells under various combinations of thermomechanical loads     

爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力屈曲

研究计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在爆炸冲击载荷作用下的非线性轴对称动力屈曲问题。通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入R.H.Cole理论的爆炸冲击力,得到爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力控制方程,应用Galerkin方法得到用顶点挠度表达的爆炸冲击动力响应方程,并采用Runge-Kutta方法进行数值求解,采用Budiansky-Roth准则确定冲击屈曲的临界载荷,讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,此方法是可行的。     

F E M analysis of delamination buckling in composite plates and shells

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｂｕｃｋｌｉｎｇｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓｈａｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔｓａｎｄｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｍａｎｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｄｅｃａｄｅ.Ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ[1]ｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｏｓｔ＿ｂｕｃｋｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅｓｗｉｔ…