正交各向异性板剪切屈曲载荷的近似表达式研究

利用Rayleigh-Ritz法和通用有限元程序ANSYS分析了纵向边被转动弹簧或扭转加劲肋约束的正交各向异性长板的临界屈曲问题, 引入无量纲正交各向异性参数、约束系数和临界屈曲系数, 利用曲线拟合技术, 得到了这两类约束板在均匀剪力作用下的临界屈曲载荷近似解公式;利用临界纵横比, 把求得的针对转动弹簧约束的临界屈曲解应用到扭转加劲肋约束板的临界屈曲解中, 同样得到了扭转加劲肋约束板的临界屈曲载荷。将求得的近似表达式与有限元ANSYS数值解以及文献中的结果进行对比, 结果吻合良好。     

基于FEM的单层E型瓦楞纸箱托盘稳态数值分析

目的对单层E型瓦楞纸箱托盘进行稳态分析,以便能对其结构进行优化设计。方法首先借助弹性力学理论,通过微分方程法对单层E型瓦楞纸箱托盘的临界载荷进行推导;然后通过UG(Unigraphics NX)对单层E型瓦楞纸箱托盘进行建模,利用试验测定的单层E型瓦楞纸箱托盘的工程常数,通过有限元法(FEM),在Ansys平台上对单层E型瓦楞纸箱托盘进行静态分析和屈曲分析,求解单层E型瓦楞纸箱托盘的屈曲模态和临界载荷。对理论方法推导和FEM试验验证的结果进行定性分析。结果对比分析结果,仿真结果和理论推导的结果具有一致性,两种方法对比验证,为E型瓦楞纸箱的结构设计提供了理论参考。结论理论方法推导和FEM对单层E型瓦楞纸箱托盘进行稳态分析,能够缩短产品设计周期,提升产品市场竞争力。     

瓦楞纸板屁曲临界载荷的一种等效计算方法

为了方便确定屈曲临界载荷,对瓦楞纸板进行合理简化,建立了两种瓦楞纸板的简化模型,并使它们在计算屈曲临界载荷分析方面等效。在有限元分析中,各向同性板模型与正交各向异性板模型相比,减少了建模所需的参数,并可以达到用各向同性板取代瓦楞纸板进行屈曲分析的目的。通过理论计算和有限元分析,结果表明两种简化模型在屈曲临界载荷的分析方面基本等效,误差在5%以内。     

基于ANSYS Workbench 的瓦楞纸箱抗压性能仿真研究

建立了瓦楞纸箱的有限元模型并进行了结构修正,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对纸箱结构模型进行了屈曲分析,从而求得了瓦楞纸箱的抗压强度,最后通过抗压试验进行了验证。有限元分析结果与试验结果比较接近,验证了模型的有效性。     

复合材料圆柱壳轴压屈曲性能分析

对完整复合材料圆柱壳轴向压缩性能进行了试验研究,得到了圆柱壳结构的破坏载荷和各测量点的载荷-应变曲线,通过分析得出结构的破坏形式为屈曲破坏。利用ANSYS有限元软件建立了模型,对复合材料圆柱壳进行屈曲分析,将有限元计算的结构变形和屈曲载荷与试验结果进行对比,计算结果与试验结果一致,验证了模型的有效性。利用建立的有限元模型,分析了开口尺寸和铺层角度对含矩形开口的复合材料圆柱壳屈曲载荷的影响。在开口处加装复合材料口盖对结构进行补强,补强后的柱壳结构满足强度设计要求。     

湿度对瓦楞纸箱抗压强度的影响

将瓦楞纸板等效为正交各向异性板结构,采用实验法和有限元法对瓦楞纸箱在4种环境湿度下的抗压强度进行了研究,获得了其在各环境湿度下的载荷-变形曲线和抗压强度值。瓦楞纸箱抗压强度随相对湿度的增高呈指数规律下降,这表明环境湿度对纸箱抗压强度的影响极为显著。有限元分析结果与实验结果一致,表明采用正交各向异性板结构有限元模型可有效分析瓦楞纸箱的变形和抗压强度。     

预紧力作用下的薄壁结构屈曲稳定性分析

本文以某弹性加载系统中的薄壁结构为分析对象,通过理论分析及有限元仿真相结合的方式计算薄壁结构受压状态下的屈曲失稳临界载荷,有限元仿真结果与理论解析计算基本一致。在屈曲分析的基础上计算薄壁结构两侧的最小预紧力,通过有限元仿真进一步验证了预紧力对屈曲稳定性的影响。仿真结果表明,预紧后的薄壁结构承载能力明显提高,证明了预紧方案及最小预紧力计算方法的正确性,屈曲分析计算及预紧方案在工程应用上具有实用性及借鉴意义。     

基于有限元分析的直井中钻柱螺旋屈曲临界载荷定义

采用有限元法对直井中钻柱非线性屈曲控制微分方程进行了求解,力学模型中考虑了钻柱的重力,摒弃了传统分析中的无重力、等螺距和小位移假设,考察了不同边界条件对钻柱屈曲的影响。基于有限元分析的结果给出了钻柱非线性螺旋屈曲临界载荷定义,分析了位移高阶项在钻柱弯矩计算中的影响。分析表明,根据给出的定义确定的钻柱螺旋屈曲临界载荷与实验数据吻合,位移高阶项在弯矩计算中不可忽略。为石油钻采工程中钻柱螺旋屈曲临界载荷的预测提供了一种有效的方法。     

湿度和运输距离对瓦楞纸箱抗压强度的影响研究

目的 研究瓦楞纸箱抗压强度变化规律,提高瓦楞纸箱循环使用效率,减少资源浪费。方法 通过有限元仿真模拟不同湿度下瓦楞纸箱抗压强度以及振动时瓦楞纸箱应力情况。通过试验的方法测试模拟循环后瓦楞纸箱抗压强度变化,找出变化规律。结果 有限元分析结果得出,湿度越大,瓦楞纸箱抗压强度越低,振动时受到的应力越大;试验得出振动时间相同时,湿度越大抗压强度越低,抗压强度降低得越多。结论 通过有限元和试验的方法得出抗压强度相关公式指导判断瓦楞纸箱能否继续循环使用,可以有效提高瓦楞纸箱循环使用效率。     

基于Ansys的双A型瓦楞纸板稳定性分析

目的基于Ansys研究大中型运输包装堆码过程中纸质外围框的双A型瓦楞纸板失稳问题。方法使用Ansys软件并结合APDL语言构建双A型瓦楞纸板有限元模型,然后对该模型进行特征值屈曲分析,得到使纸板发生屈曲的最小临界载荷和屈曲后纸板的变形情况,最后改变纸板的高度与长度,再进行多次特征值屈曲分析,分析纸板的高度和长度与纸板临界屈曲载荷的关系。结果纸板的临界屈曲载荷与纸板的长度成正比,与纸板高度的平方成反比。结论纸质外围框双A型瓦楞纸板更加适合包装高度较低的产品,以减少失稳的可能性,当双A瓦楞纸板所承受的力大于临界屈曲载荷时,可以在瓦楞纸板的外表面添加胶合板加强筋,承担一部分的承载压力,从而使瓦楞受力在临界屈曲载荷之下。     

基于屈曲准则的瓦楞纸板强度仿真分析

分别建立了典型的A、C、B楞型单瓦楞纸板的有限元模型,计算了3种瓦楞纸板的临界屈曲载荷。以临界屈曲载荷为纸板抗压能力的判定准则,定量分析了3种瓦楞纸板的抗压能力,同时研究了材料与结构对瓦楞纸板抗压能力的影响及每种瓦楞纸板的材料抗压效率。分析结果表明,大瓦楞有更好的抗压能力,其抗压能力的提高主要是依靠其结构实现的,约束条件能够极大地改变瓦楞纸板的抗压效率。     

波形钢腹板的弹性剪切屈曲强度

波形钢腹板的剪切屈曲模式主要包括局部剪切屈曲模式、整体剪切屈曲模式和合成剪切屈曲模式。弹性局部剪切屈曲强度和弹性整体剪切屈曲强度虽然已经有明确的计算公式,但与实际数值结果相比尚存一定偏差,而对于实际桥梁中可能发生的合成剪切屈曲模式则无准确的计算方法。该文首先建立了计算波形钢腹板弹性剪切屈曲强度的有限元模型,用以研究波形钢腹板的剪切屈曲行为。随后讨论了影响弹性剪切屈曲强度的关键因素,同时对已有建议公式的准确性和合理性进行了评价和验证。最后通过大量数值分析,建议了可以综合考虑三种剪切屈曲模式的波形钢腹板弹性剪切屈曲强度计算公式,公式精度较高,可供工程设计参考,同时为进一步研究波形钢腹板的抗剪强度奠定理论基础。结论     

土-钢共同作用下大跨度波纹钢板管廊结构局部屈曲分析

对于采用深波和大波波形的大跨度波纹钢板综合管廊,其截面平直段在结构整体达到极限承载力之前可能发生局部屈曲。采用Rayleigh-Ritz法对大跨度综合管廊结构中波纹钢板平直段的局部屈曲进行分析。将波纹段考虑为平直段的弹性约束,土体作用考虑为只能承受压力的弹性基底,根据环压理论,得到了钢板平直段在环向均布压力作用下屈曲半波数分别为偶数和奇数时的屈曲荷载理论解。讨论了转动弹簧约束系数对临界屈曲系数的影响,得出非加载边波纹段对平直段的约束作用可视为简支或固支的转动约束系数值;得到了土体弹簧刚度与屈曲荷载间呈线性关系;讨论了板件纵横比与临界屈曲系数间的关系,得到了临界屈曲系数趋于定值时相应的板件纵横比,给出了简化公式。通过有限元值、简化公式值与理论值的对比,证实了简化公式的适用性。最后,根据屈服准则和等稳准则,提出相应的防止大跨径波纹钢板局部屈曲的宽厚比限值的计算公式,可为实际工程提供参考。     

Some experimental aspects of the compression behaviour of boxes made up of G‐flute corrugated boards

The load‐bearing capacity of boxes made up of thin‐walled G‐flute corrugated boards was investigated by performing monotonic and cyclic compression tests on boxes of various geometries. Results provided a large experimental database on the influence of the box dimensions and compression velocities on buckling parameters such as critical load and the corresponding critical axial deformation. Cyclic loading tests permitted the detection of the onset of an irreversible strain state, which could be related to damage initiation and propagation in the microstructure of the panels of boxes. Moreover, main differences, which could be observed between G‐flute corrugated boards and folding boards, were emphasized. Finally, the ability of some usual modelling approaches to predict the critical load of boxes was discussed. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

The effect of pallet top deck stiffness on the compression strength of asymmetrically supported corrugated boxes

During unitized shipment, the components of unit loads are interacting with each other. During floor stacking of unit loads, the load on the top of the pallet causes the top deck of the pallet to bend, which creates an uneven top deck surface resulting in uneven or asymmetrical support of the corrugated boxes. This asymmetrical support could significantly affect the strength of the corrugated boxes, and it depends on the top deck stiffness of the pallet. This study is aimed at investigating how the variations of pallet top deck stiffness and the resulting asymmetric support affect corrugated box compression strength. The study used a scaled-down unit load compression test on quarter-scale pallet designs with different deckboard thicknesses using four different corrugated box designs. Pallet top deck stiffness was determined to have a significant effect on box compression strength. There was a 27%–37% increase in box compression strength for boxes supported by high-stiffness pallets in comparison with low-stiffness pallets. The fact that boxes were weaker on low-stiffness pallets could be explained by the uneven pressure distribution between the pallet deck and bottom layer of boxes. Pressure data showed that a higher percentage of total pressure was located under the box sidewalls that were supported on the outside stringers of low-stiffness pallets in comparison with high-stiffness pallets. This was disproportionately loading one side of the box. Utilizing the effects of pallet top deck stiffness on box compression performance, a unit load cost analysis is presented showing that a stiffer pallet can be used to carry boxes with less board material; hence, it can reduce the total unit load packaging cost.     

蜂窝纸板与瓦楞纸板边压强度有限元分析

将结构对纸板边压强度的影响从众多影响因素中解耦,建立了蜂窝纸板和典型瓦楞纸板的有限元模型并进行了屈曲分析,得到蜂窝纸板两个方向的边压强度和典型瓦楞纸板的边压强度.提出了利用克重材料抗压效率评价纸板抗压能力的方法,利用边压强度和纸板的定量计算了每种纸板克重材料抗压效率.分析结果表明:蜂窝纸板在两个侧向上的克重材料抗压效率均大于瓦楞纸板;蜂窝纸板不仅具有优良的平压强度,而且具有优良的边压强度.     

基于有限元方法的瓦楞纸筒非线性屈曲分析

由于瓦楞纸的屈曲机理非常复杂,难以准确预测屈曲强度,利用非线性有限元的方法对某瓦楞纸筒进行了非线性屈曲分析,计算出了其极限承载能力,分析了影响其承载性能的主要因素。结果表明,采用非线性有限元方法对瓦楞纸包装结构进行屈曲分析是可行的,分析结果对瓦楞纸包装设计具有较好的参考价值。     

Numerical and experimental investigation of the strength of corrugated board packages

The buckling behaviour of corrugated paper packages was studied by means of an experimental and theoretical analysis. Mechanical behaviour of paperboard was first evaluated experimentally, then a local geometry FEM model, able to reproduce with a very good accuracy buckling loads obtained experimentally in the standard edge compression test, was developed. In order to investigate the buckling of a complete package, a finite element ‘corrugated board’ was introduced by means of a dedicated homogenization procedure. The FEM model of the package, assembled with this new element, can accurately predict the experimental data of incipient buckling observed during the standard box compression test, despite the few degrees of freedom and the minimal computational effort. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

瓦楞纸箱抗压强度的统计分析

基于抗压强度试验,研究了3种不同瓦楞纸箱的抗压强度,获得了瓦楞纸箱的抗压强度试验数据,经过统计(可靠性)处理,为设计者和纸箱生产企业提供了基本数据.试验结果表明:瓦楞纸箱的抗压强度试验数据基本符合正态分布.