正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力研究

针对正交各向异性与各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力差异,对不同卷板方式下正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力开展研究,给出了各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力与不同卷板方式下正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力,当失稳波数变化时,正交各向异性外压与各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力比发生突变,不同卷板方式下正交各向异性外压薄壁圆筒临界失稳压力有限元结果大于各向同性外压薄壁圆筒临界失稳压力有限元或标准结果,正交各向异性临界失稳压力解析解不适合第二种卷板方式。     

压力容器中锥壳-圆柱壳连接结构的分析设计方法(二)

对锥壳的设计方法中的设计准则进行了研究,提出采用保证结构有足够安全裕度的设计准则ps/p≥1. 5,并基于此制定了设计方法。弹塑性分析结果证明,所提出的设计方法和设计准则是安全合理的。     

圆柱壳开孔接管结构弹性失稳临界压力研究

针对外压圆柱壳开孔接管结构,通过有限元非线性屈曲分析,较为系统地讨论了不同开孔率d/D、接管与筒体厚度比δ_(et)/δ_e、筒体径厚比D_o/δ_e及筒体长径比L/D_o参数下临界压力P_(c)r的变化规律,同时与GB150-2011半面积补强法计算结果进行比较分析。研究结果表明,开孔率较小或较薄壁筒体接管开孔结构下,开孔接管对筒体临界压力无明显削弱;较厚壁短圆筒及大开孔时,开孔接管结构的削弱作用尤为显著。基于规则设计的半面积补强法结果与屈曲分析结果存在一定差异。较小D_o/δ_e及短圆筒下,半面积补强计算结果偏于冒进,安全裕度不够;较大D_o/δ_e及长圆筒下,半面积补强计算结果则偏于保守。     

压力容器中锥壳-圆柱壳连接结构的分析设计方法(一)

我国压力容器标准GB 150—2011和行业标准JB 4732—1995基于薄壳理论的简单边界效应解给出了锥壳大端或小端与圆柱壳相连接结构的设计方法,其适用范围限于锥壳较长的结构;对锥壳变径段较短、两端边缘效应互相耦合的结构,仅在JB 4732—1995的附录A中给出了应力分析方法,未给出具体设计方法。基于弹性薄壳理论,给出了承受内压的圆柱壳-锥壳-圆柱壳的精确解,其结果与有限元解在所有几何参数范围内均吻合很好。根据改进的设计准则提出了各种参数下(包括短锥壳变径段)基于锥壳精确解的设计方法;对圆柱壳-锥壳-圆柱壳连接处的形式提出建议与设计方法,使锥壳半顶角扩大至60°时,二者之间仍可不带折边过渡段。     

圆柱壳贴板补强结构的实验研究

本文根据美国压力容器委员会计划对圆筒形容器的贴板补强结构进行一系列研究的要求,对5台开孔接管贴板补强结构的圆柱壳容器进行了电测应力实验,所得结果为从理论上研究圆柱壳开孔接管贴板补强结构应力状况和在实际中有效应用贴板补强的设计规范提供了参考。     

构型参数对格栅圆柱壳侧压稳定性影响研究

基于有限元参数化建模方法,开展了受侧压格栅圆柱壳的稳定性分析。在总体积相同情况下,以正交格栅、正交各向异性格栅、等格栅圆柱壳为研究对象,分析了圆柱壳包含不同体胞数、不同体胞构型以及给定体胞数时蒙皮厚度、筋骨尺寸变化对结构临界屈曲载荷、失稳模式的影响。计算结果表明:等体积下,格栅圆柱壳存在最佳匹配的体胞构型和体胞数来最大化临界屈曲载荷;侧压圆柱壳最大临界屈曲载荷发生在局部失稳与整体失稳的过渡区。     

正交各向异性锥壳外压临界失稳压力研究

采用有限元非线性分析法对正交各向异性锥壳临界失稳压力进行系统研究,模拟结果分别与理论公式、各向同性锥壳以及等效各向同性圆筒进行比较分析。结果表明,在其他几何参数不变的情况下,随着锥壳半顶角的增大,锥壳临界失稳压力先增大后逐渐减小,锥壳在半顶角30°附近抗失稳能力最强;锥壳厚度较薄时,解析解与有限元解差异较小;正交各向异性锥壳的抗失稳能力普遍高于各向同性锥壳;工程设计中,正交各向异性锥壳等效成各向同性圆筒具有保守性。     

水下弹性圆柱壳结构声辐射有源控制研究

研究了利用次级环带声源对水下有限长弹性圆柱壳结构振动声辐射进行有源控制。给出了初级圆柱和次级环带声源之间的互辐射阻抗计算公式,考虑流固耦合效应,利用二次最优理论,以辐射声功率最小化为目标函数,得到次级环带声源的最优激励力,最后计算控制前后远场辐射声压的空间分布。结果表明:利用次级环带声源可以对弹性圆柱壳结构振动辐射噪声进行控制,增大次级环带声源与初级圆柱壳间距,控制效果变差;次级激励力位置对辐射声功率控制效果也会产生影响。     

水下弹性圆柱壳结构声辐射有源控制研究

研究了利用次级环带声源对水下有限长弹性圆柱壳结构振动声辐射进行有源控制。给出了初级圆柱和次级环带声源之间的互辐射阻抗计算公式,考虑流固耦合效应,利用二次最优理论,以辐射声功率最小化为目标函数,得到次级环带声源的最优激励力,最后计算控制前后远场辐射声压的空间分布。结果表明:利用次级环带声源可以对弹性圆柱壳结构振动辐射噪声进行控制,增大次级环带声源与初级圆柱壳间距,控制效果变差;次级激励力位置对辐射声功率控制效果也会产生影响。     

正交各向异性材料结构的传热拓扑优化研究

基于变密度法建立了正交各向异性材料结构的稳态传热拓扑优化模型,完成了变截面梁和圆锯片的传热拓扑优化,散热弱度最大分别降低了68.78%和74.82%,同时减重39.03%和23.75%;重点研究了各向异性因子和材料方向角对各向异性材料结构最优拓扑构型及散热效果的影响。结果表明:散热效果均随各向异性因子增加而增强,当各向异性因子小于和大于1时,各向异性材料结构的散热性能分别劣于和优于各向同性材料结构。变截面梁的材料方向角及各向异性因子对其最优拓扑构型及散热效果影响很大;而对于几何形状及热载荷均对称的圆锯片,其材料方向角对最优拓扑构型及温度分布无影响。变截面梁的材料方向角建议在60°～75°之间取值,在各向异性材料结构传热拓扑优化中,合理选择各向异性因子和材料方向角可获得较优拓扑构型。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷.本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳,设计了测试其稳定性的实验方案.然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器,对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试,并对实验进行了精度分析.最后给出了实验结果并进行了讨论.     

带上盖的圆柱壳屈曲特性研究

针对圆柱壳状零件的屈曲特性问题,以M739A1引信支筒为例,利用ANSYS Workbench软件进行屈曲特性模态仿真,得到了前6阶模态下的屈曲临界载荷。1阶屈曲模态下临界载荷可以校核引信安全性,6阶模态下的临界载荷可以验证引信触发性能。研究表明,相对于支筒的圆角和中心孔直径,支筒壁厚对支筒的屈曲临界载荷影响作用更大。     

外压无折边直斜锥壳容器屈曲模拟计算与研究

以受外压的无折边直斜锥壳及正锥壳为研究对象,对两种锥壳进行了外压屈曲模拟计算,得到了屈曲失稳模态,结果表明,两种锥壳由于轴对称性的差异造成了屈曲失稳模态形状完全不同,无折边直斜锥壳失稳时表现为局部失稳,正锥壳则表现为整体失稳;此外,还讨论了几何参数对屈曲失稳临界压力值可能造成的影响。结果表明,一方面,锥壳半顶角对两种锥壳的屈曲失稳临界压力值存在较大影响;另一方面,在不同的锥壳小端直径下,无折边直斜锥壳的锥壳半顶角对其屈曲失稳临界压力值的影响程度存在差异;最后,随着锥壳轴向长度的缩短,两种锥壳的屈曲失稳临界压力值先逐渐增大、后逐渐减小。     

柱壳结构体系的损伤诊断

由于对柱壳结构的损伤部位和程度进行诊断是确保柱壳结构安全可靠的重要保证,采用振动理论对柱壳结构体系进行损伤分析,利用同阶特征对比值变化量和应变模态差作为损伤诊断因子.数值模拟计算结果表明,这两个变量作为损伤诊断因子,能够凸现柱壳结构的损伤部位及损伤程度大小;运用这两个变量诊断非贯穿性小损伤,能够很好地显现损伤部位和损伤程度;计算结果也表明,柱壳结构对损伤部位较为敏感,腰部损伤比顶部损伤对柱壳结构的影响大.     

LF6筒体内壁网格的结构设计及化铣加工

为了满足深水构件用筒体承压能力大、重量轻的要求,提出了用化学铣切加工（简称化铣加工）ＬＦ６筒体内壁网格,通过反复实验,摸索出适合化铣加工筒体内壁网格的工艺参数。制作出符合结构强度设计要求的内壁结构为网格的整体ＬＦ６铝合金筒体。     

接管纵向弯矩下带补强圈容器极限载荷的参数化分析

带径向接管的圆柱形容器开孔补强结构的极限承载能力主要与3个无量纲参数（开孔率d／D、壁厚比t／T和D／T）有关。为了能够快速地获得该结构的极限承载能力,运用正交试验设计方法,设计了64组不同参数的圆柱形容器模型,利用有限元分析软件ANSYS对各组模型进行模拟计算,求得了在接管纵向弯矩作用下各组模型的极限载荷,再由回归分析法得到了在接管纵向弯矩作用下带补强圈容器极限载荷的回归方程。最后通过试验和有限元计算两种方法进行了验证,证明了回归方程的结果是正确的,并具有足够的精度,可以用于工程设计中快速计算在接管纵向弯矩作用下该结构的极限承载能力。