内压下含局部减薄等径三通极限载荷的数值分析

采用弹塑性有限元方法,分析并验证了内压下无缺陷等径三通的塑性极限载荷,同时针对含局部减薄等径三通,系统地分析了局部减薄的尺寸、位置等因素对等径三通的塑性极限载荷的影响,得到了局部减薄对等径三通塑性极限载荷的影响规律,并分析了几种含局部减薄等径三通塑性破坏的典型失效模式。研究结果可为含局部减薄等径三通结构设计和安全评定提供理论依据和数值参考。     

内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头塑性极限载荷的有限元分析

局部减薄是一种压力管道表面常见的体积型缺陷,它不仅会降低管道的承载能力,而且还可能引起管道破坏,导致严重的事故。采用数值分析方法,对内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头的极限载荷进行了研究,分析了载荷组合、缺陷形状、位置、尺寸对弯头极限承载能力的影响,讨论了导致弯头破坏的典型失效模式。计算结果为含缺陷弯头的安全评定提供了一定的理论依据。     

面芯脱粘缺陷对复合材料夹芯圆柱壳屈曲特性影响分析

面芯脱粘是复合材料夹芯结构常见的损伤形式。本工作综合考虑面芯界面损伤演化、分层屈曲以及分层扩展的耦合作用,建立了深水静压载荷下复合材料夹芯圆柱壳极限承载能力预报方法。基于非线性极限载荷计算方法,通过预制初始缺陷,开展了含面芯脱粘缺陷复合材料夹芯圆柱壳屈曲特性分析,揭示了典型面芯脱粘缺陷对复合材料夹芯圆柱壳失效模式及极限承载的影响机理,得到不同面芯脱粘形式、脱粘尺寸、脱粘位置的影响规律。研究发现,随贯穿面芯脱粘长度增加,结构失效模式发生整体屈曲→混合屈曲→局部屈曲演化;外蒙皮/芯层面芯脱粘对含环向贯穿面芯脱粘复合材料夹芯圆柱壳极限承载敏感度更高,内蒙皮/芯层界面脱粘对含纵向贯穿面芯脱粘缺陷复合材料夹芯圆柱壳极限承载敏感度更高;对于多个局部圆形面芯脱粘,沿纵向分布越集中、沿环向分布越离散,结构极限承载损失率越高。研究成果对面芯脱粘缺陷复合材料夹芯圆柱壳的优化设计与可靠性评估具有很好的指导意义。     

含体型缺陷管系结构的上限极限分析

管系结构通常承受内压、温度等载荷的共同作用，通过对其进行塑性极限分析，可以估计结构的承载能力。本文首先对工程中的一管系结构进行一维弹性分析，然后根据分析结果对管系中应力较大的位置进行三维极限分析，从而估计管系的整体承载能力。本文提出了一种直接迭代算法来求解三维结构的上限极限载荷。调查了四种不同类型的缺陷对管道上限极限载荷的影响，并研究了温度载荷作用下，不同类型缺陷对应的失效模式。     

含纵向裂纹斜接弯管在内压作用下极限载荷的研究

应用三维有限元方法分析在内压作用下含纵向裂纹斜接弯管的极限载荷。采用数值模拟的方法,研究含裂纹结构的极限承载能力。创建了斜接弯管及纵向裂纹的有限元模型,对内压作用下影响这种含缺陷结构极限载荷的因素进行了研究,分析了弯管形状参数、裂纹形状参数对结构极限载荷的影响。经总结含纵向裂纹斜接弯管的极限载荷随形状参数的变化规律,可知:各形状参数存在临界值,超过该值结构的极限载荷会显著下降。     

AA5B02 铝合金三通管充液成形工艺研究及参数优化

目的基于有限元数值模拟软件Dynaform对三通管的成形工艺进行优化。方法分析不同的初始压力、成形压力、轴向进给力、背压平衡力和合模力等对三通管成形的影响。根据成形过程进行模拟,得到分布应力图、厚向应变图、成形极限图等结果,根据模拟结果对零件的成形性进行分析,预测减薄破裂、起皱和回弹等缺陷。结果初始压力在防止侧推头将管坯推皱的前提下,取值应越小越好。成形压力和最大压力能保证减薄率、增厚率和成形度的要求即可。轴向进给对最终的成形质量影响较大。随着摩擦因数的增大,零件的减薄率不断增加,但是增厚率是先减小后增大。结论根据数值模拟的结果能够很好地优化三通管的成形工艺方案。     

具有内悬臂的环板在边缘弯矩和线性荷载作用下的塑性极限分析

本文针对不同时承受边缘弯矩和局部线性荷载的具有内悬臂的环板，应用奇异函数法对其进行塑性极限分析，给出极限状态下边缘弯矩与线性荷载集度间所满足的关系式。     

计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的缩减弹性模量有限元法

基于缩减弹性模量的理念,建立计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的有限元方法。定义轴对称壳单元的"弹性状态"、"局部屈服状态"和"截面屈服状态",并提出判断条件。提出肋骨单元屈服的判断条件。外载荷分成若干载荷步,分步加载,通过缩减"局部屈服"壳单元和屈服的肋骨单元的弹性模量,模拟组合壳的弹塑性应力状态,直至组合壳达到"截面屈服"的塑性极限状态,从而得到组合壳的塑性极限载荷。编制了有限元计算程序,算例表明该方法计算速度快,计算精度较高,可用于工程计算。     

圆板在边缘弯矩和均布、线性荷载共同作用下的塑性极限分析

本文应用广义阶梯函数对承受边缘弯矩和局部均布、线性分布荷载共同作用下的简支圆板进行塑性极限分析。文中考虑了局部均布荷载和线性 分布荷载的三种可能分布形式,给出了简支圆板在Tresca屈服条件下边缘弯矩和均布、线性荷载之间所满足的关系式。     

钢管混凝土哑铃形截面拱空间受力性能试验研究

进行了钢管混凝土哑铃形拱的面外受力性能试验,与钢管混凝土单圆管拱的面外试验进行了对比,采用经试验验证的有限元模型进行了面外极限承载力的参数分析。研究结果表明:模型拱面内以受压为主,而面外则是以跨中受面外弯矩为主,模型拱最后发生了整体面外失稳破坏,破坏时在跨中与拱脚截面材料进入塑性;模型拱的受力状态中,面外弯矩所占比重最大,约为71%~78%;其面外极限承载力小于面内极限承载力,下降的幅度与面内外荷载比、面外刚度以及截面类型有关;腹腔高度和宽度的增大引起哑铃形截面刚度和极限承载力增大,腹腔高度增大33%或宽度增大50%,模型拱的面外承载力增加约11%~17%或10%~14%;钢管混凝土哑铃形截面拱面外承载力计算方法的构筑中面外抗弯刚度是决定性参数,同时要综合考虑面内抗弯刚度和抗扭刚度的影响;而分支屈曲荷载与极限承载力的比值分析表明,实际工程中钢管混凝土哑铃形截面拱面外屈曲系数大于4是有安全保障的。     

冲击载荷作用下舰艇管路系统全局参数灵敏度分析

为了分析影响舰艇管路系统冲击位移动响应的主要因素，进而为保证管路系统冲击载荷作用下的安全性提供措施建议，采用SoBol＇法对冲击载荷作用下一个二维的管路系统材料的弹性模量、密度，管壁厚、内径，以及支承刚度及位置，冲击作用间隔时间等参数进行了全局灵敏度分析，得出了单个或多个参数联合对管路系统冲击位移动响应的影响，并甄别出影响管路系统冲击动响应的关键参数。     

竖向荷载作用下飘浮体系斜拉桥极限承载能力与失效模式分析

提出采用塑性极限分析法研究竖向荷载作用下大跨飘浮体系斜拉桥的极限承载力和失效模式。基于塑性极限分析的相关假定并结合基本机构证明了该方法应用于斜拉桥失效分析的可行性,结合飘浮体系单塔斜拉桥推导了极限承载力计算公式并分析对应的失效模式,通过优化方法-内点法获得斜拉桥塑性极限荷载及其对应失效模式,并与OpenSEES有限元分析结果进行了对比分析。结果表明:竖向荷载作用下,主梁在拉索屈服强度较小时为整体性破坏,反之则为局部性破坏;相比拉索而言,主梁屈服强度对斜拉桥破坏的影响则正相反;拉索锈蚀在降低斜拉桥极限载荷系数的同时也改变其倒塌失效模式;相比于有限元法,塑性极限分析法简便且易操作,可用于研究竖向荷载作用下飘浮体系斜拉桥的极限承载能力与失效模式,且能够快速有效评估结构参数变化对其失效行为的影响。     

Limit Load Analysis of Pipes with Local Wall-thinning

The loss of metal in a pipe due to corrosion usually results in localized thinned areas with various depths and an irregular shape on its surface.In this paper,a number of numerical models of pipes with different size defects are established.The limit loads of these pipes are researched using the nonlinear finite element method.The effect of defect parameters of the local wall-thinning pipes on the limit load is discussed.The results show that limit loads decrease obviously when the depths and lengths of th...     

高耸钢管塔结点极限承载力的试验研究与理论分析

连结板钢管结点是高耸钢管塔结构设计中的关键部分,常规的钢管结点简化计算理论过于粗糙,使设计人员不能了解结点局部屈曲时的应力分布,从而无法准确把握结构设计的安全系数。根据同类型结点的足尺试验结果,提出了适用于估算此类结点极限承载力的极限分析模型,并编制了相应的程序,通过与试验结果及有限元计算结果的比较,证明该模型适用性较好,对工程设计有较好的理论意义和实用价值。     

圆形筒仓的塑性极限载荷

本文研究了圆形筒仓的圆柱壳仓壁的塑性极限载荷。筒仓仓壁受到的水平压力和竖直摩擦力按Ｊａｎｓｓｅｎ公式分布。文中分析了３种塑性破坏机构，并给出了无量纲极限载荷随结构参数的变化曲线。     

Local limit loads in components with competing failure locations

The plastic limit load is an important feature of the S‐N curve. The classical way of plastic limit load calculation using elastic‐ideal plastic material behaviour is restricted to one location of the component. Complex components normally have several fatigue critical locations, for all of them the local plastic limit loads has to be determined. By the classical way the plastic limit load can be evaluated only for one of them. A new method is presented. The local plastic notch factor K_p and the corresponding plastic limit loads are calculated applying Neuber's rule to FE calculations with plastic hardening material. The new method is validated on the basis of six different notched specimens. The need and capability is exemplarily shown on a specimen with two competing failure locations.     

一座现有拱桥面内失稳的可靠度随机有限元分析

用基于一次可靠度方法的可靠度随机有限元对一座现有的钢筋混凝土拱桥面内稳定性进行剩余可靠度计算,并对影响稳定性可靠度的主要参数进行了灵敏度分析。以随机变量和随机场表示现状荷载(汽车荷载、人群荷载、桥面二期恒载和结构自重)及结构参数(主拱圈弹性模量)。用作者提出的基于线性回归的随机场离散方法离散上述随机场,以有限元稳定分析的解作为复杂结构的隐式功能函数。上述功能以及失稳特征值对基本变量的梯度计算均已包含在作者开发的可靠度随机有限元程序RESFEP中。分析给出此桥稳定性可靠度值。灵敏度分析表明:在各随机变量中,拱肋弹性模量随机场离散变量对拱桥可靠度指标影响最大,汽车荷载随机场离散变量次之;在各随机变量的均值和标准差中,拱肋弹性模量随机场离散变量均值和标准差对拱桥可靠度影响最大,汽车荷载随机场离散变量的均值和标准差次之。