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相似文献
 共查询到16条相似文献,搜索用时 156 毫秒
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   

2.
吕晨亮  叶庆泰 《实验力学》2006,21(3):376-380
波纹管是一种具有极高扭转刚度,但易于失稳的弹性薄壁壳体。由于波纹管通常在很小的扭转角度下就会发生失稳,限制了其在传递扭矩方面的用途。通过实验研究发现,波纹管扭转屈曲时其材料远未到达强度极限,使得材料的利用率较低。波纹管失稳以后依然可以在一定范围内承受增大的扭矩,其在弹性范围内的扭转角度远大于屈曲发生时的扭转角度。为提高波纹管在后屈曲阶段的承载能力,采用具有合适内径的刚性外套来约束其横向弯曲变形。通过实验研究与有限元分析相结合的方法,比较了后屈曲阶段外套在提高波纹管承载能力方面的作用,两者得到了一致的结论,外套约束对波纹管后屈曲阶段的承载增加作用明显。  相似文献   

3.
环壳不仅是U型波纹管的一个组成部分,更是一类重要的结构,在航天、核能和海洋工程中有重要的应用,其屈曲是人们关注的问题之一,其中对半圆环壳的分析还较为少见。本文采用文[7]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)计算了正Gauss曲率半圆环壳在均匀外压作用下的屈曲,将所得结果与已知的近似解进行了对比、并讨论了其中的差异。本文除了给出临界载荷和子午线的屈曲模态外,还给出了前屈曲弯曲应力分布,以便仔细了解屈曲问题。  相似文献   

4.
波纹管在内压作用下柱失稳临界压力的计算   总被引:4,自引:0,他引:4  
 讨论了波纹管在内压作用下的柱失稳问题,将波纹管等效成圆 柱壳,证明了该柱壳在内压作用下失稳的临界压力与在轴向均布压力 作用下失稳的临界压力相等,利用作者对波纹管整体弯曲问题的研究 成果确定等效柱壳的抗弯刚度,给出了波纹管在内压作用下柱失稳临 界压力的计算公式. 由对前人实验的观察分析得出波纹管呈弹性柱失 稳的条件为其长细比大于1,在此条件下本文的计算结果和前人的实 验结果相一致.  相似文献   

5.
关于结构限制失稳的研究进展   总被引:13,自引:0,他引:13  
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  相似文献   

6.
主要研究受轴向冲击圆柱壳非对称屈曲耗能,从轴向屈曲变形、环向屈曲变形和轴向压 缩变形3个角度进行理论推导. 结果表明: 环向屈曲变形能随屈曲折叠边数增加有减小 趋势, 且占总耗能比例很小,可知圆柱壳受轴向冲击屈曲过程中外力做功主要转变为轴向变形 能,环向屈曲变形消耗外力功很少.  相似文献   

7.
宋广凯  孙博华 《力学学报》2021,53(2):448-466
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   

8.
采用Maple编程对细长柔韧压杆弹性失稳后挠曲线形状进行了计算机仿真,进行了细长柔韧压杆弹性失稳后最大挠度和挠曲线封闭两种情况下的挠曲线形状仿真和详细的解答.分析计算了失稳后屈曲的力学特征,给出了解析表达式;分析计算了失稳后屈曲的平衡状态曲线的几何特征,绘出了计算机仿真曲线.结果表明:失稳后最大挠度和挠曲线封闭是属于两个完全不同的屈曲状态.  相似文献   

9.
本文介绍了作者研制的圆柱壳外压蠕变屈曲实验装置,用1Cr18N_i9Ti薄壁式筒在650℃下进行了外压失稳及蠕变屈曲实验,所得结果与理论分析有较好的一致性。  相似文献   

10.
考虑范德华力曲率效应的双壁碳纳米管外压屈曲   总被引:1,自引:0,他引:1  
钱浩  徐凯宇 《力学季刊》2005,26(4):664-668
针对双壁碳纳米管外压屈曲问题,研究了层间范德华力的曲率效应对临界外压的影响。应用弹性双层圆柱壳模型,考虑层间范德华力不仅与层间距有关而且与挠度曲率的变化有关,导出了外压屈曲临界压力解析公式。计算得出在不同半径、不同长细比下,外压屈曲临界压力的数值结果,并与经典壳的结果和忽略范德华力曲率效应的结果做了比较。结果显示,对于小半径的双壁碳纳米管曲率效应对外压屈曲有效明显的影响。  相似文献   

11.
The equilibrium and buckling equations are derived for the lateral buckling of a prismatic straight beam. A consistent finite strain constitutive law is used, which is based on a hyperelastic model for an isotropic material. The kinematics of the cross-sectional deformations are based on a Timoshenko type beam displacement of the cross-sectional plane using Euler angles and two shear finite rotations coupled with warping taken normal to the displaced plane. Also derived are the second order approximations to the displacements, curvatures, twist and internal actions. The constitutive relationships for the internal actions reveal new coupling terms between the bending moments, torsion and bimoment, which are functions of the cross-sectional warping and shear deformations. New Wagner type nonlinear torsion terms are derived which are functions of the warping of the cross-sectional plane, and are coupled to the twisting and shear deformations of the cross-section. Solutions are determined for the lateral buckling of a prismatic monosymmetric beam under pure bending and the flexural–torsional buckling under axial compression. For the flexural–torsional buckling problem it is found that the Euler type column buckling formula is consistent with Haringx’s column buckling formula while the torsional buckling formula is different to conventional equations. The second variation of the total potential is also derived. The effects of shear deformations are explored by examining the non-dimensional lateral buckling equation for a simply supported beam.  相似文献   

12.
储罐用波纹管的几何非线性分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据现场实际,对储罐连接波纹管进行了几何非线性有限元分析。将波纹管视为旋转薄壳,基于Sanders小应变,中等转动薄壳理论,通过引入“伪载荷”而建立起一个形式简单,易于实施的迭代格式,并进行了数值求解。文末以50000m^3储罐-波纹管-管道系统为例,研究了波纹管危险点的等效应力随长度的变化规律,并由此给出一种波纹管安全运行长度的设计方法。  相似文献   

13.
The present paper deals with plane finite element analysis of thick composite tubes. Thick composite tubes are commonly used in marine industry and in deep-water offshore applications. Two kinds of interlaminar delamination type defect in a thick walled cylinder subjected to external pressure were confronted; an annular or ring like delamination and a strip delamination. Two finite element models were developed to predict the strain energy release rate at the delamination fronts. In these models the effects of the processing history of the composite material in the form of a uniform thermal load were also included to simulate the state of the residual stress in the composite. The considered defects are studied by means of the effect of buckling, investigating the annular and the strip delamination buckling, and the subsequent loss of load carrying capacity of the delaminated region.  相似文献   

14.
有限厚压电层表面金属电极脱层的屈曲研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于弹性有限变形理论和压电弹性体偏场理论,对上、下表面有金属电极的压电材料板内存在穿透脱层的屈曲问题进行了分析.采用平面应变模型,远处作用有均匀压应变载荷.用Fourier积分变换,界面连续条件和上、下电极表面的边界条件将问题归为第二类Cauchy型奇异积分方程组.利用Gauss-Chebyshev积分公式将该方程组变为一齐次线性代数方程组,以确定脱层屈曲载荷.算例给出了中间层为PZT-4,上、下电极为Pt的结构在不同脱层长厚比时的临界应变及相应屈曲形状.同时分析了压电层的机电耦合效应对临界应变的影响.  相似文献   

15.
针对有内压或外压的弹性圆柱壳在轴向冲击载荷耦合作用下的动态屈曲问题,构造哈密顿体系,在辛空间中将临界载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法。该方法直接得到非轴对称的屈曲模态。数值结果给出了圆柱壳问题的临界载荷和屈曲模态以及一些规律。  相似文献   

16.
The Euler buckling problem of a slender tubular column subject to its own weight, tension or compression exerted at its top, and internal and external variable static fluid pressure is studied. This problem finds many applications in drilling and production risers, mining risers, hydraulic columns, and legs of Tension Leg Platforms. The supports at the upper end of the column are considered movable to properly simulate drill ships or platforms that support such columns. The corresponding eigenvalue problem is comprised of a fourth-order differential equation with variable coefficients and four homogeneous boundary conditions. Two methods of solution derived in previous work are implemented numerically. The first solution is expressed in terms of Airy functions of the first and second kind and the second in terms of power series. The combined results of the two methods yield the critical buckling curves over the entire domain of practical interest. The critical curves are plotted in the plane of the two loading variables for the first six buckling modes for four different sets of boundary conditions. The results reveal the dependence of the asymptotic behavior of the critical curves for long columns on the boundary conditions.  相似文献   

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