纯压钢管拱稳定临界荷载计算的等效柱法

以均布荷载下的抛物线钢管拱为研究对象,在考虑双重非线性的有限元分析基础上,讨论了完善拱和有初始几何缺陷的拱的弹性失稳和弹塑性失稳的特性,提出纯压钢管拱稳定临界荷载计算的等效柱法.分析结果表明,矢跨比是计算拱临界荷载的重要影响因素,而现有等效柱法中没有考虑这一因素的影响,为此,提出等效柱的稳定系数中考虑矢跨比影响的计算方法.有初始几何缺陷的拱将发生极值点失稳,且极值点荷载要小于分支屈曲临界荷载,为此提出缺陷拱等效柱法考虑缺陷影响的计算方法.给出了钢管拱失稳临界荷载等效柱法计算的相应公式和实用表格.与双重非线性有限元计算结果对比表明,提出的等效柱法能方便且较精确地估算钢管拱的非线性临界荷载.     

波纹管在内压作用下柱失稳临界压力的计算

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.     

滑移爆轰驱动钢管的层裂

将VG损伤模型推广到二维情况,考虑了最大主应力方向对损伤演化的影响,并使用显式断裂算法对20钢管在GI-920炸药滑移爆轰驱动下层裂的问题进行二维数值模拟。分析了一维内爆和滑移爆轰两种加载方式下作用于钢管外表面的压力及钢管内部受力状态的区别,考察了滑移爆轰加载方式下钢管外表面的受力随炸药厚度变化的规律,进而研究了钢管内损伤的分布和演化,以及裂纹的产生和扩展现象。计算得到的层裂片初始厚度随炸药厚度的变化规律与实验结果符合较好。     

蜂窝钢管约束混凝土靶的准静态球形空腔膨胀模型及其应用

蜂窝钢管混凝土通过对混凝土施加约束提高混凝土的抗侵彻性能,建立刚性弹侵彻钢管约束混凝土靶的侵彻深度模型具有重要的理论意义和应用价值;而基于空腔膨胀理论建立工程模型是研究侵彻问题的常用方法之一.论文针对射弹侵彻蜂窝钢管钢管约束混凝土靶问题,考虑被打击单元钢管及其外围混凝土的综合约束作用,粉碎区混凝土采用Hoek-Brown (H-B)准则,建立了蜂窝钢管约束混凝土靶的准静态球形空腔膨胀模型和刚性弹侵彻深度预测公式,并基于相关侵彻试验分析了综合约束刚度对侵彻过程的影响.研究结果表明:蜂窝钢管约束混凝土靶不同于半无限混凝土靶,侵彻过程中的扩孔压力不为常数;综合约束刚度越大,扩孔压力越大;侵彻深度预测公式计算结果与文献侵彻试验吻合较好.论文成果为蜂窝钢管混凝土在防护结构中的应用奠定了基础.     

不同网格扭曲率下压力修正全隐算法——IDEAL求解性能研究

2008年,本文作者和陶文铨等提出了一种用于速度和压力耦合求解的高效稳定压力修正全隐算法IDEAL,该算法通过在每个迭代层次上对压力方程进行两次内迭代计算,完全克服了SIMPLE算法的两个假设,充分满足了速度和压力之间的耦合,从而大大提高了计算的收敛性和健壮性.为了进一步实现IDEAL算法的推广应用,本文基于三维倾斜方腔顶盖驱动流动,研究了IDEAL算法在不同网格扭曲率下的求解特性.研究发现,在不同网格扭曲率下,IDEAL算法的健壮性和收敛性均优于SIMPLE算法,特别在高网格扭曲率情况下,IDEAL算法求解性能更加优于SIMPLE算法.在不同网格扭曲率下,IDEAL算法健壮性保持不变,几乎可以在任意速度亚松弛因子下获得收敛的解,同时IDEAL算法最短计算耗时较SIMPLE算法减少了56%~89%,验证了IDEAL算法的优越性.     

欧拉梁弹性稳定分析的有限元p型超收敛算法1)

本文将有限元p型超收敛算法应用于欧拉梁弹性稳定分析。该法基于有限元解答中失稳载荷和失稳模态结点位移的超收敛特性,建立了单元上失稳模态近似满足的线性常微分方程边值问题,在每个单元上,对该边值问题采用一个高次元进行求解,获得失稳模态的超收敛解,再将失稳模态的超收敛解代入瑞利商的解析表达式,最终获得失稳载荷的超收敛解。该法思路简明,通过少量计算即可显著提高失稳载荷和失稳模态的精度与收敛阶。数值算例表明,该法高效、可靠,值得进一步研究和推广到各类杆系结构。     

分析弹性支承输流管道的失稳临界流速

研究了两端弹性支承输流管道静态失稳和动态失稳临界流速. 根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到了其模态函数的一般表达式. 根据特征方程具体分析了弹性支承刚度、质量比、流体压力和管截面轴向力等主要参数对失稳临界流速的影响. 数值计算结果表明,管道在弹性支承下的动力稳定性比较复杂,在较小的弹性支承刚度和较小的参数范围内,管道主要表现为动态颤振失稳;在较大的弹性支承刚度和较大的参数作用下,管道的失稳形式主要表现为静态失稳;并且失稳临界流速随流体压力和管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升.     

欧拉梁弹性稳定分析的有限元p型超收敛算法

本文将有限元p型超收敛算法应用于欧拉梁弹性稳定分析。该法基于有限元解答中失稳载荷和失稳模态结点位移的超收敛特性,建立了单元上失稳模态近似满足的线性常微分方程边值问题,在每个单元上,对该边值问题采用一个高次元进行求解,获得失稳模态的超收敛解,再将失稳模态的超收敛解代入瑞利商的解析表达式,最终获得失稳载荷的超收敛解。该法思路简明,通过少量计算即可显著提高失稳载荷和失稳模态的精度与收敛阶。数值算例表明,该法高效、可靠,值得进一步研究和推广到各类杆系结构。     

可压缩横流失稳及其控制

边界层流动转捩的预测与控制一直是流体力学研究中的一个重要问题. 三维边界层流动工程中十分常见, 而横流失稳是导致三维边界层流动转捩的主要原因. 本文综述了近些年来三维边界层失稳和转捩方面的研究概况. 从机理上讨论了横流扰动的感受性、首次失稳、二次失稳和转捩控制等方面的研究进展. 在数值计算方面, 简要概述了线性稳定性理论、非线性稳定性理论和直接数值模拟方法在横流失稳和转捩方面的应用.本文对横流失稳研究当前存在的问题进行了讨论, 对今后研究的发展趋势作了相应展望.     

基于遗传神经算法的压力钢管外压稳定性分析

压力钢管外压稳定性分析是重要而难以解决的问题。用遗传-神经网络模型对压力钢管外压稳定问题进行仿真计算,模型具有神经网络强大的函数逼近功能,同时利用遗传算法克服传统神经网络方法易陷入局部极小点的缺陷。实例仿真结果表明,用实数编码遗传神经网络模型分析加劲压力钢管的外压稳定性,具有效率高、鲁棒性好的优点,精度满足工程要求。