等曲率井中有重钻柱屈曲的非线性有限元分析

建立了等曲率井中有重钻柱屈曲的平衡方程及对应的泛函表达式,用有限元法对等曲率井 中有重钻柱屈曲过程进行了分析,给出了钻柱正弦屈曲和螺旋屈曲临界载荷的定义. 力学模 型中考虑了重力、钻柱上端井斜角和井眼轨迹曲率半径对屈曲的影响. 分析结果表明：载荷 增大时,钻柱的下端先出现局部屈曲,随后屈曲向钻柱上部扩展,导致钻柱发生整体屈曲, 屈曲位移、井壁约束力线密度和钻柱弯矩都呈周期性变化;重力对等曲率井中钻柱的屈曲有 较强的抑制作用,其影响不可忽略;井眼轨迹曲率半径越小,钻柱上端井斜角越大则对钻柱 屈曲的抑制作用越强.     

仿射坐标系在钻柱动力学中的应用

三维井眼中转动钻柱受力分析是钻柱动力学理论研究中的难点,首先要处理三维弯曲井眼中钻柱的初始弯曲,而且在分析过程中要考虑弯曲井眼方位、井斜对钻柱接触力的影响. 引入仿射坐标系,建立三维弯曲井眼中转动钻柱力学模型,分析弯曲井眼中转动钻柱变形、接触力及摩阻扭矩,为钻柱动力学理论研究提供一种新的方法.     

弯曲井眼中受压管柱的屈曲分析

本文通过微元体的变形和受力分析，导出了弯曲井眼中受压管柱的屈曲方程──一个合参数。的四阶非线性常微分方程。ε是一个综合考虑轴压（Ｆ０）、管柱截面抗弯刚度（ＥＪ）、井眼轴线轨迹曲车半径（Ｒ）以及共眼有效半径（ｒ）的无因次参数。本文利用线性化方法及小参数摄动法求得了屈曲方程的一次分叉点ε１及二次分叉点ε２。当ε＞ε１时，管柱处于稳定状态，对应于屈曲方程的零解；当ε２＜ε≤ε１时，管柱处于正弦屈曲状态，对应于屈曲方程的周期解；当ε≤ε２时，管柱处于螺旋屈曲状态，对应于屈曲方程的螺线解。本文给出的弯曲井眼中受压管柱的两个临界屈曲载荷（与两个分叉声、对应），发生螺旋屈曲时的螺距等理论结果与他人发表的实验结果吻合较好。     

考虑横向剪切变形矩形底中厚扁壳的屈曲研究

基于考虑横向剪切变形直角坐标下矩形中厚扁壳的几何方程、本构关系、平衡方程,建立了关于三个中面位移和两个中面转角为独立变量的矩形中厚扁壳小挠度屈曲的基本微分方程。该方程可退化为矩形中厚板屈曲的基本微分方程,从而说明本文推导过程的正确性及一般性。文中矩形中厚扁壳小挠度屈曲的基本微分方程是一组耦合的变系数二阶偏微分方程,对常曲率扁壳使用双重三角级数并将其作为广义坐标对该方程组进行解耦,进一步建立中厚扁壳小挠度屈曲的特征方程,并得到了简支矩形中厚壳屈曲的临界荷载表达式,最后获得了其屈曲的临界荷载曲线及其相应的临界荷载值。该临界荷载曲线及其相应的临界荷载值可以退化为矩形中厚板的临界荷载曲线及临界荷载值。结果表明：本文提出的算法求解过程简便,矩形中厚扁壳临界荷载收敛较快。     

对桁架结构稳定分析经典理论的讨论

通过算例讨论了桁架结构稳定分析的经典理论,指出用该理论算出的临界荷载远远大于屈曲临界荷载,而且压杆的应力远远超过压缩强度极限。文中分析了问题的来源,提出了桁架结构临界荷载的屈曲理论计算方法,通过比较说明了屈曲理论的正确性。     

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。     

跨中集中荷载作用下弹性约束圆弧拱的稳定性分析

研究了跨中集中荷载作用下两端由不同转动刚度弹性约束的铰支圆弧拱的面内稳定性。由变形几何关系、变分原理得到了拱的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数进行分析,并得到了跳跃屈曲和分岔屈曲的发生条件及存在区间。通过数值分析可知本文方法所得屈曲路径和屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好,极值点、临界荷载相对差值在1%左右。对不同结构参数区间圆弧拱在集中荷载作用下的屈曲路径和临界荷载进行了分析,结果表明约束刚度对屈曲路径和临界荷载起决定性的作用,深浅参数决定屈曲发生条件、屈曲形式、极值点对数。     

受面内双向荷载蜂窝材料的弹性屈曲模式及其影响因素

基于压弯耦合梁柱稳定理论,分析了蜂窝材料在面内双轴应力作用下的弹性屈曲行为,得到了蜂窝材料在不同应力荷载作用下发生两种屈曲模式转换的临界条件和对应的屈曲临界荷载.讨论了孔穴几何参数对此转换条件和临界荷载的影响,并用ANSYS软件进行了有限元模拟.结果表明理论分析与数值模拟吻合很好.     

不圆度对圆环和圆管静水压力下临界荷载的影响

采用最小二乘法求解曲率半径对称波动变化的非理想圆环在均匀静水压力作用下的平面内稳定性问题,分别求得了反对称屈曲和对称屈曲的临界荷载系数。当不圆度参数β=0．4时,反对称屈曲的临界荷载系数降低67．71％。用最小相对误差拟合法得到了精度较高的临界荷载系数拟合公式,其最大相对误差仅为土0．76％。采用平面应变假设,推广得到...     

安全壳中钢衬壳热屈曲问题理论与实验研究(I)———理论分析部分

钢衬壳热屈曲问题是核工程安全壳设计中的主要问题把铆固之间的钢衬壳视为钢衬板的特殊缺陷形式，利用Ｋｏｉｔｅｒ初始后屈曲理论分析了完善和具有初始缺陷钢衬壳的弹性热后屈曲性态给出了用挠度－温度载荷表示的钢衬壳的后屈曲平衡路径表达式和屈曲临界载荷表达式具体分析了三种钢衬壳模型：四点铆固钢衬壳、四边固支钢衬壳和五点铆固钢衬壳给出了钢衬的初始缺陷、锚钉间距、钢衬厚度等参数对钢衬热屈曲载荷的影响结果对安全壳中钢衬壳的设计有很好的参考价值     

可变形电子元件的非线性动力屈曲行为分析

基于薄膜/基底模型,分析可变形电子元件结构的动力屈曲问题。用小变形平面应变理论描述基 底,用Kirchhoff平板理论描述薄膜。定义Lagrange函数,包括薄膜应变能和动能,以及基底对薄膜所作的 功。利用Euler-Lagrange方程导出薄膜的动力屈曲控制方程。计算线性荷载下薄膜的动力响应,并利用B-R 准则确定临界屈曲荷载。动力屈曲的临界荷载较静力屈曲的大,波幅响应围绕静力屈曲的响应振荡。     

正交各向异性薄板的弹塑性屈曲分析

本文应用混合硬化正交各向异性塑性理论和屈曲的能量法则，推导了正交各向异性薄板在面内压缩情况下的弹塑性稳定方程，计算了相应的临界荷载，并讨论几何形状、边界条件及诱导荷载比等对临界应力的影响。分析表明材料的各向异性性质对弹塑性临界应力的有较大的影响。     

中厚圆柱壳在局部荷载下有限变形与屈曲分析

在柱壳的有限元计算中，采用Mindlin八结点杂交壳单元和增量荷载法，基于选择积分，缩减积分及完全积分三种积分模式编制了分层计算各种厚度板壳的有限元程序FEAM，并对中厚圆柱壳在局部法向均布荷载作用下的弹塑性有限变形和屈曲问题进行了分析和计算，算例表明，利用FEAM可对壳体屈曲的临界荷载及屈曲后结构的承载与形状改变作定性与定量的分析.     

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。     

含微孔洞损伤的压电功能梯度矩形板热屈曲分析

研究了含微孔洞缺陷的压电功能梯度材料矩形板的热屈曲相关特性。假定功能梯度层的材料参数如热膨胀系数及弹性模量均沿厚度方向呈指数变化,且四边简支边界条件。首先推导了屈曲平衡方程,然后结合数值算例分析了功能梯度层材料性能的梯度参数、厚度及长宽比对临界屈曲温度的影响,最后分析了微孔洞损伤对临界外荷载的影响。结果表明:板的薄厚程度对屈曲特性有较大的影响,板越薄则临界屈曲温度越低;材料属性的梯度变化越大,临界屈曲温度也越低;微孔洞缺陷带来的损伤对于临界屈曲荷载的影响很小,但对于某些特殊情况,如需要更精准的传感器设计则不建议忽略,且损伤影响随着板厚增大而减小。     

气体钻井中接触非线性问题的数值算法研究

根据动量守恒和钻柱力学的基本理论,建立了气体钻井三维弯曲井眼钻柱动力学模型和钻柱与井壁接触碰撞模型;提出了一种求解钻柱与井壁接触非线性有限元方程的元胞自动机算法。该方法具有编程简单、收敛速度快等优点,以实际工况为例进行仿真模拟,选取有代表性节点的仿真计算结果并加以分析。仿真结果表明:该方法较好地解决了三维弯曲井眼中钻柱与井壁接触碰撞的复杂边界条件问题,在解决气体钻井钻柱与井壁接触非线性问题的研究中具有良好的应用前景。     

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。     

弹性屈曲临界力测试方法的理论及实验研究

本文研讨了测定弹性屈曲临界力值的一个静力法和一个动力法.对于前者,论证了Southwell 图解法的广泛适用性;后者的要点是分别测定荷载作用前后结构的自振频率并据之推算弹性屈曲临界力.     

均布压力作用下圆弧双铰拱对称和反对称失稳的折迭突变和尖点突变模型

建立了径向均布压力作用下圆弧双铰拱正对称失稳和反对称失稳的折迭和尖点突变模型，模型可以很好地描述这两个失稳过程的各种性态，求解拱失稳时的临界荷载，给出拱屈曲后路径与荷载的初步关系。     

槽形截面腹板非均匀受压的屈曲后强度研究

本根据Ｖｏｖ Ｋａｒｍａｎ大挠度平板理论。采用半解析半能量法对薄壁槽形截面腹板在非均匀压力作用下的屈曲与屈曲后性能进行了理论分析，得到了临界荷载及屈曲后第二平衡路径，以及截面最佳极限承载能力的翼缘与腹板的宽度比，理论分析与试验结构吻合较好。