厚壁球壳压力容器的弹塑性分析

厚壁球壳压力容器在工程上应用很广。其设计方法有:弹性失效设计、塑性失效设计和自增强设计等。其中,后二种设计比弹性失效设计更能充分发挥材料的强度潜力,因此,在工程上得到越来越广泛的应用。厚壁球壳的弹塑性分析,是上述二种设计的基础。目前,厚壁球壳的弹塑性分析,都是采用理想弹塑性模型,然而,任何材料在塑性变形时,都存在程度不同的应变强化,尤其是对强化十分显著的材料,如 ...     

拉压性能不同材料厚壁圆筒和厚壁球壳的极限压力分析

本文用广义双剪应力强度理论对拉压性能不同的材料制成的厚壁圆筒和厚壁球壳进行了弹塑性应力分析，得出与拉压比有关的弹性极限内压力、塑性极限内压力、弹塑性区的应力以及弹塑性内压力与弹塑性半径之间的关系式．     

不同拉压特性的厚壁球壳分析

为了研究内压作用下厚壁球壳的弹塑性性能,以双剪统一强度理论为基础,考虑材料拉压模量不同、拉压强度差异,建立了厚壁球壳的弹性、塑性及安定极限内压的统一解,分析了拉压模量、拉压强度、壁厚不同对各个统一解的影响。研究结果表明:材料的拉压模量不同、拉压强度差异对厚壁球壳的极限内压产生一定的影响;弹性、塑性及安定极限内压均随壁厚的增加而增大,随拉压比的增大而减小。安定极限内压随半径比的变化趋势,可为选择最优壁厚提供参考。该结论为厚壁球壳的设计及工程应用提供一定的参考。     

轴对称壳体子单元弹塑性分析

在壳体的弹塑性分析中。当壳体的材料从某一个表面开始进入塑性变形范围时,应力和应力-应变关系沿壳体厚度不再成线性变化,因而不能由显式得到应力沿壳厚的积分值,必须在有限单元法计算中应用数值积分。本文在以直母线锥形单元离散轴对称壳体结构的前提下,进一步以子单元离散锥形单元,使得原来一个必须用三维屈服曲面描述的弹塑性问题能以二维屈服曲面来表征。 本文取用了Prandtle-Ruess塑性坛量理论的等向强化Mises屈服准则的本构方程。非线性结构平衡方程以载荷坛量切线模量法求解。为提高解方程的精度,本文应用了-阶自修正技巧。 为验证理论计算的精度和可靠性,本文把理论计算结果与加劲圆柱壳型性试验值作了比较,两者结果相当一致。     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

一般叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性分析

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ－Ｍｉｎｄｌｉｎ假设及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了一般纤维叠层圆柱厚壳在参数激励下的非线性振动方程；应用多模态近似和增量谐波平衡法求解了叠层圆柱厚壳的非线性动力稳定性问题。横向剪切变形、端部支承条件等因素的影响被讨论。     

拉压性能不同材料厚壁圆筒与厚壁球壳的极限压力

本文就拉压屈服极限不同的理想弹塑性材料厚壁圆筒及厚壁球壳在内压力作用下进行了应力分析，得到了依赖于压拉比的弹性极限载荷与塑性极限载荷。由分析结果可见，拉压性能不同材料的弹性极限载荷与塑性极限载荷均有所提高，并且随着壁厚的增加提高量也有显著增加。     

基于宏观三角形分区平板壳单元的非线性有限元分析

针对剪切闭锁效应,本文研究了一种基于假设自然应变方法的宏观三角形分区平板壳单元。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)和用户自定义材料(UMAT)子程序,本文将宏观三角形分区平板壳单元和基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型成功嵌入了ABAQUS的主分析模块。经典试验McNeice双向混凝土板的数值模拟结果表明:宏观三角形分区平板壳单元对于描述板壳结构的非线性损伤行为是行之有效的。     

拉压性能不同材料厚壁圆筒与厚壁球壳的极限压力

本文就拉压屈服极限不同的理想弹塑性材料厚壁圆筒及厚壁球壳在内压力作用下进行了应力分析，得到了依赖于压拉比的弹性极限载荷与塑性极限载荷．由分析结果可见，拉压性能不同材料的弹性极限载荷与塑性极限载荷均有所提高，并且随着壁厚的增加提高量也有显著增加．     

四节点二十四自由度平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式的推演算法研究

几何刚度矩阵的推演是结构几何非线性有限元分析的重点和难点之一。推导几何刚度矩阵显式解析表达式成为简化非线性有限元列式,提高分析效率的关键。本文在协同转动法框架下,基于刚体运动法则对四节点二十四自由度的平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式进行了推导和讨论;分析了悬臂梁大转动、不同壁厚条件下简支圆柱形屋顶空间大变位两个经典算例。研究结果表明：（1）几何刚度矩阵的显式计算公式不仅为板壳结构几何非线性列式提供了方便而且具有良好的精度;（2）推导的几何刚度矩阵适用于各类型四边形二十四自由度平板壳单元模型;（3）与数值积分相比,采用解析形式的几何刚度矩阵可以显著提高非线性响应计算效率。     

一种有效的厚薄板壳单元

对于厚薄板壳分析提出了一种有效的拟协调位移型三角型单元。采用Ｍｉｎｄｌｉｎ变形假定，在横向剪切刚度项中引入特殊的罚函数，有效地解除了剪切闭锁和抑制了零能模式，并扩大了对跨厚比的适用范围，计算精度也明显提高。文中给出了各种材料和形状板壳的线性和非线性分析。     

有初始几何缺陷的壳体弹塑性大变形分析

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上，导出了适用于大位移、大转动、小应变分析的弹塑性内时本构方程，进一步推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程，可用于分析缺陷对结构非线性弹塑性反应的影响，也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析．     

方板对角拉伸分叉、鼓动与起皱

以Ｈｉｌ关于弹塑性材料唯一性的充分性条件为理论基础，采用虚功率增率型原理和Ｍｉｎｄｌｉｎ曲壳单元的弹塑性大变形有限元模型成功地模拟了方板对角拉伸（ＹＢＴ）分叉后继变形的鼓动与起皱过程，并与同类实验结果进行了比较最后还讨论了板厚ｔ和端面拉伸宽度Ｂ对分叉模式和起皱模式的影响为板材成形过程中发生的分叉、鼓动与起皱现象提供一种有效的有限元数学模型     

内压柱壳在激光束照射下热爆破数值模拟

为研究内压圆柱壳在激光束照射下的破坏现象提出了一个高效可行的数值分析模型 :采用了子结构方法把非线性区局限在较小的范围 ;采用了与应变速率有关的耦合的热传导分析 ;考虑了材料物理性质随温度的变化 ;考虑了热变形对结构刚度和荷载的几何非线性效应 ;考虑了内压是予先加载以及随后的热弹塑性过程。数值结果与文献 [1 ]的实验大致吻合     

在冲击荷载作用下弹塑性薄板的非线性动力响应

本文把薄板内物理非线性和几何非线性的影响化为等效体力和等效荷载,提出应用影响函数概念来分析同时包含两类非线性的薄板问题,在分析中考虑塑性区向板厚方向发展的影响,并且应用塑性增量理论推导出有硬化情况下塑性应变坛量计算公式.在实例计算中,对不同数值的冲击荷载,求得弹塑性薄板非线性动力响应的数值介,结果具有良好的规律性.     

基于离散元的杆件断裂全过程数值模拟

杆件的断裂会涉及到大变形、非线性以及不连续等问题,通常的数值计算方法模拟这种复杂力学行为具有局限性。本文基于颗粒离散元法DEM,将接触粘结处的分布式弹簧用梁纤维进行等效,提出了一种适于结构弹塑性分析的DEM纤维梁模型,然后在此基础上构建了构件断裂模拟算法以及纤维破环准则。将该模型应用于悬臂梁结构,模拟了悬臂梁从弹性到弹塑性阶段,再到断裂破坏的全过程,数值模拟得到的结构响应和截面开裂破坏形态均较合理。最后将该方法应用于单层网壳倒塌破坏模拟,并与网壳振动台倒塌试验进行对比,结果表明,数值模拟得到的杆件断裂过程及结构倒塌模式与试验现象一致,验证了该模型的正确性和适用性。     

钢筋混凝土联肢剪力墙的非线性有限元分析

本文推导了一种带转动自由度的四节点狭长矩形墙板单元与一种分层高精度二节点厚梁单元,二者的组合既合理地描述了联肢剪力墙墙体与连梁的连续性,又具有计算精度高,计算量少的特点。为分析钢筋混凝土的非线性,本文采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述受压混凝土及钢筋,用线弹性应力应变关系描述受拉混凝土,混凝土开裂后的非线性现象则以一些经验公式给予反映。算例表明,本文建立的有限元计算模型用于钢筋混凝土联肢剪力墙的加载全过程分析是合理的,并且计算效率高。     

有初始几何缺陷陷的壳体弹塑性大变形分析

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上，导出了适用于大位移、大动、小应变分析的弹塑性内时本构方程，进一步推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程，可用于分析缺陷对结构非线性塑性反应的影响，也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析。     

网架结构球节点的弹塑性计算和实验

本文用能量法和差分法对网架结构球节点(闭合的完全球壳),进行了弹塑性变形分析和塑性极限分析。用塑性形变理论获得了可以计算受环状集中载荷作用下球壳的弹塑性变形发展情况的方法,并得到较简单的有限形式的极限载荷公式。本文按实际工程尺寸进行了18个钢球壳受环状集中载荷作用的弹塑性实验,并将实验结果与理论计算结果进行了比较和讨论。实验结果与理论分析符合较好。     

钢筋混凝土板壳材料非线性分析的有限条法

本文发展了变厚度任意配筋的钢筋混凝土板壳问题中考虑材料非线性分析的有限条法。文中建立了沿厚度方向作分层离散的三维蜕化二次厚壳条，而在计算上，沿壳条跨度方向采用Ｓｉｍｐｓｏｎ积分技术可以方便地处理该方向的任意配筋并给出了满足精度要求的选取Ｓｉｍｐｓｏｎ积分点数的表达式。文中提出的“拟刚度矩阵”法大大简化了非线性有限条法的求解过程。给出两个数值算例表明了理论方法的有效性及其精度。