基于连续支承压杆模型的轴心受压柱局部屈曲分析

轴心受压柱局部屈曲分析,一般根据薄板理论建立板件屈曲微分方程,构造满足边界条件的位移场,获得屈曲临界载荷解析解,不仅推导繁琐且不便直观地揭示受压板件屈曲特征及控制参数。本文建立单位宽度受压板条的连续支承压杆模型,将二维板件屈曲问题转化为学生较熟悉的一维压杆屈曲分析。基于连续支承压杆临界载荷的解析解,方便识别典型非加载边约束下板件屈曲半波数。本文旨在深化理解受压板件屈曲性能。     

圆柱约束下细长压杆屈曲及后屈曲行为

研究了轴向力作用下受圆柱横向约束的弹性杆的屈曲和后屈曲行为。通过有限元模拟,分析了细长压杆发生正弦和螺旋屈曲的轴向临界力,提出了正弦和螺旋屈曲临界点判定方法,且与文献结果比较验证了分析的正确性。同时考察了长细比和边界条件等因素对临界力的影响。结果表明正弦屈曲临界力和螺旋屈曲临界力随杆的长细比减小而增大。杆在一定长度范围内,端部约束条件对临界屈曲载荷及模态的影响不可忽略;当杆的长度足够长时,可以忽略边界条件对临界载荷的影响。     

FRP复合套管足尺试件轴心受压破坏模式研究

FRP复合材料具有良好的绝缘性及耐污性,可大大提高输电线路的安全等级,降低维护成本。本文以380kV输电线路改造工程为背景,对工程中使用的Φ200×10和Φ272×12两种规格的FRP复合套管进行轴心受压足尺试验,每种规格3个试件。试验对构件的极限承载力、变形能力、破坏形式、应力分布规律等进行研究。结果发现：FRP复合套管在轴心压力作用下,呈脆性破坏形式;钢套管对FRP管会产生较大的横向挤压作用,导致构件承载力降低。根据试验结果,提出了钢套管挤压衰减调整系数η为0.7。研究将对FRP复合材料的推广应用起到积极作用。     

水平圆管中受压扭作用管桩屈曲后的解析解

首先建立了考虑自重、受水平圆管约束的管柱在压担组合作用下的屈曲方程：此方程为四阶强非线性常微分方程,难以直接精确求解;通过管柱的正弦屈由分析,找到了方程中的小参数;利用小参数摄动法求解了强非线性屈曲方程,得到了管柱螺旋屈曲后的实际屈曲构形解析解,由此可进一步得到管柱发生螺旋屈曲的临界载荷;所得解析结果与数值计算结果及本文结果退化后与文献中的相关结果比较都有良好的一致性．     

水平圆管中受压扭作用管桩屈曲后的解析解

首先建立了考虑自重、受水平圆管约束的管柱在压担组合作用下的屈曲方程：此方程为四阶强非线性常微分方程,难以直接精确求解;通过管柱的正弦屈由分析,找到了方程中的小参数;利用小参数摄动法求解了强非线性屈曲方程,得到了管柱螺旋屈曲后的实际屈曲构形解析解,由此可进一步得到管柱发生螺旋屈曲的临界载荷;所得解析结果与数值计算结果及本文结果退化后与文献中的相关结果比较都有良好的一致性．     

锥壳的轴压屈曲

依据新的精确的锥壳屈曲分支方程 ,研究承受轴向压力的刚性圆顶夹支截锥壳的稳定性。构造的屈曲模态接近分支点变形。应用 Galerkin法计算了各种截锥比壳体在全锥度的临界特征值、屈曲荷载和临界应力。结果表明 ,轴压屈曲临界应力σcr 随几何参数ν的减小和截锥比λ的增大而减小。     

周边转动弹性约束圆柱型正交各向异性圆板的后屈曲分析

本文基于Ｖｏｎ－Ｋａｒｍａｎ型大挠度方程组，用Ｇａｒｌｅｒｋｉｎ技术对周边转动弹性约束圆柱型正交各向异性圆板的后屈曲进行了分析，分析中以Ｌｅｇｅｎｄｒｅ多项式构成试函数，计算结果表明：以正交Ｌｅｇｅｎｄｒｅ多项式为试函数，收敛快，精度高，与有限元法相比具有方法简单，工作量小，精度高等优点。有关结构可供设计圆板时参考。     

点间隙约束下弹性梁的湿热后屈曲问题

研究了具有点间隙约束的两端不可移弹性梁在湿热载荷作用下的后屈曲行为.基于轴向可伸长Euler-Bernouli梁的几何非线性理论和线性湿热膨胀假设,建立了湿热环境中工作的弹性梁在点间隙约束下的后屈曲大变形控制方程.其中包含了变形后的轴线弧长、轴线的位移、横截面转角、等效内力和弯等七个基本未知函数.假设点间隙约束位于梁的中点附近,并且间隙值是在梁的湿热后屈曲变形范围之内.分别考虑了两端不可移简支(pinned-pinned)和两端固定(fixed-fixed)两种边界条件.采用打靶法数值求解所得强非线性两点边值问题,获得了均匀湿热载荷下梁的湿热后屈曲响应.着重分析了梁的中心点挠度达到给定间隙值而受到点约束后的湿热后屈曲变形和内力的变化特性,给出了与中点约束力相关的平衡构形和平衡路径曲线.     

加筋壁板轴压载荷下后屈曲稳定性试验研究

对11种构型的民用飞机机身加筋曲板在轴压载荷下后屈曲承载能力进行了试验和工程算法研究,深入探索了机身壁板的各种破坏模式,对极限法、Johnson）物线法与欧拉法三种工程算法比较,并且把试验结果与计算结果进行了对比。研究结果表明：壁板后屈曲轴压许用值与桁条剖面积和蒙皮厚度成线形关系,主要取决于桁条剖面积;蒙皮的局部屈曲应力对初始缺陷敏感,但局部屈曲应力的偏差对壁板的轴压破坏载荷影响不明显;与工程计算结果对比发现Johnson抛物线法计算的破坏轴压与试验结果吻合较好。     

弹性约束正交各向异性板屈曲精度改进分析

对单轴压缩下受载边处于简支边界约束非受载边处于竖向及旋转弹性边界约束的正交各向异性矩形板的屈曲问题进行了精度改进的理论研究.在运用瑞利-里兹法进行理论推导中,确保了形函数同时精度满足力边界约束和位移边界约束,从而获得了具有较高精度(与有限元对比,误差小于1%)的闭合形式解析解及常用于工程分析设计的显式公式.这些结果可用于判别单轴压缩下竖向及旋转弹性边界约束正交各向异性矩形板的屈曲承载能力,进而应用到复合材料薄壁结构的局部稳定性前期分析设计中.     

细长压杆的失稳点及临界压力的确定方法研究

为了分析压杆失稳的临界力与失稳后杆件屈服形态的关系,在理论推导和试验研究的基础上,提出了通过捕捉细长压杆失稳时的失稳点来确定压杆临界力的分析方法,通过测量细长压杆失稳时微弯状态下杆端的纵向位移,求得临界压力的大小. 文中将该方法的实验结果与直接用欧拉公式计算的临界压力进行了比较,结果表明,考虑细长压杆微弯状态时杆端的纵向位移所得到的失稳的临界压力值大于利用欧拉公式计算的临界压力值.     

具有内核伸出段的套管构件在线接触阶段的受力性能研究

针对具有内核伸出段的轴压套管构件,建立了线接触阶段的力学模型;利用小挠度理论推导出了内核和套筒的剪力、弯矩、挠度、分布接触力、集中接触力等物理量的计算公式。通过与无内核伸出段套管构件的对比算例验证了本文相关物理量推导的正确性,分析了内核与套管在不同刚度比下相关物理量的变化情况。结果表明:由于内核伸出段的影响,点接触会提前向线接触变化,使套管构件的轴向承载力显著下降,端部的接触反力及内核的剪力、弯矩有显著的增加。对具有内核伸出段的套管构件进行了力学性能分析,结果表明:内核与套筒的间隙对线接触长度没有影响,内核的弯矩、剪力随着间隙的增加而增大;随着内核伸出段长度的增加,线接触长度及内核的弯矩、剪力增大。     

含缺陷罐壁轴压失稳临界应力计算方法

通过对拱顶储罐罐壁承受轴向载荷、初始几何缺陷及轴压失稳状况研究,指出在固定顶罐设计、建造和运行各阶段都应进行罐壁轴压稳定性校核. 根据圆柱薄壳稳定性理论和轴压失稳临界应力数值分析计算结果,提出固定顶罐罐壁轴压稳定性校核方法和数学模型,并运用回归分析方法建立罐壁轴压失稳临界应力计算公式. 对几种常用规格的拱顶罐有初始挠度缺陷罐壁轴压稳定性分析表明：随储罐容积和罐壁初始挠度增大,罐壁轴压稳定性呈减弱趋势.     

计算及推算结构失稳临界荷载的方法与实测验证

分析了结构失稳时Ｐ＿δ试验曲线的图形性质；提出了以最大曲率计算及推算结构失稳临界荷载，并导出了相应的计算公式。运用压杆和刚架弹性稳定试验的实测数据，说明本文所述方法既精确又简便。特别是结构或模型不允许作破坏试验时，可直接推算失稳临界荷载。     

轴向可压缩压杆的压缩失稳实验研究

用受压变形明显的聚胺脂胶棒进行了两端铰支的压缩失稳试验。为减少铰支处的摩擦力,在胶棒的两端铰支处安装了直线轴承。试验中观察到了Euler压杆理论所不包括的一些失稳现象,如：仍然在线弹性变形范围内的压杆,没有像Euler压杆理论预测的那样发生屈曲;在较高的临界载荷作用下,柔度较小的压杆发生了亚临界屈曲,所产生的弯矩是突然失稳弯曲的杆件不能承受的,于是杆件突然卸载。另外,大柔度压杆的超临界屈曲,即类似Euler压杆的屈曲现象也被观察到了。这些实验结果与轴向可压缩压杆失稳理论所预测的相符。     

钢轴心受压构件截面的直接计算法

根据钢结构设计原理,依据现行国家标准《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７ ８８）,通过计算构件合适长细比λ,直接进行钢轴心受压构件截面尺寸设计．     

功能梯度材料矩形中厚板的受压/热致屈曲

考虑材料组份沿板厚度方向按幂律变化的情形,研究了温度均匀变化时固支功能梯度材料(FGM)矩形中厚板的受压屈曲、热致屈曲和考虑热/机械预应力时的屈曲问题,给出了基于Reddy高阶剪切理论研究板屈曲荷载和屈曲临界温度的半解析数值方法.并以Si3N4/SUS304板为例考虑了材料组份、预加应力、横向剪切变形及面内位移约束条件等对FGM板屈曲承载能力的影响.     

弹性基础上的杆在轴压下的二次屈曲

本文研究弹性基础上受轴向加载的两端铰支杆当其最低两屈曲荷载很近时的后屈曲行为。首先,使用Liapunov-Schmidt约化并借助稳定性分析,揭示了杆的二次屈曲现象;基于分叉方程给出了原始后屈曲分支及二次分支的渐近展开。其次,我们使用作者建立的二次分叉的计算方法对杆的二次屈曲做了数值计算,数值结果与渐近展开符合得很好     

关于结构限制失稳的研究进展

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