含初始缺陷的加强复合材料圆柱壳的非线性屈曲分析

综合考虑几何非线性、材料非线性、横向剪切效应以及初始几何缺陷等因素，对带有加强筋和加强环的复合材料圆柱壳的屈曲问题进行了分析研究。所得数值结果与有关试验值及其它已知解吻合良好，因而可用于实际工程中加强复合材料圆柱壳的设计计算，同时表明这里给出的本构关系对于弹塑性屈曲分析是适用的，并提出保证结构完整性、改善结构整体屈曲性能的关键是控制制造加工质量，减少初始缺陷。     

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。     

含加强肋(环)的非完善复合材料圆柱壳的稳定性分析

综合考虑几何非线性、材料非线性、横向剪切效应及初始几何缺陷等因素，对带有加强肋和加强环的复合材料圆柱壳的稳定性问题进行了分析研究。所得结果与有关试验值及其他已知解吻合良好，因而可用于实际工程中复合材料加强肋(环)圆柱壳的设计计算，同时表明所给出的本构关系对于弹塑性稳定性分析是适用的，并提出保证结构完整性、改善结构整体稳定性的关键是控制制造加工质量，减少初始缺陷。     

火药的粘聚力对雷管壳体塑性失稳的影响

文中采用有限元结构分析软件包ANSYS,对某型雷管的压药进程中壳体的弹塑性大变形力学行为、塑性失稳现象的研究方法进行了数值仿真计算。分析了工程中火药的粘聚力对雷管壳“挤鼓”的塑性失稳现象的影响,引出了有益的体验和结论。     

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.     

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。     

正交各向异性钛制圆柱壳-锥壳结构失稳研究

针对正交各向异性钛制外压圆柱壳-锥壳结构,应用有限元非线性屈曲分析,较为系统地讨论了不同锥壳半顶角、锥形比与径厚比参数下圆柱壳-锥壳三种组合形式临界压力Pcr的变化规律。研究结果表明:对于圆柱壳-锥壳(大端)结构,当圆柱壳的长径比LT/DL达到一定值时,临界失稳压力主要取决于圆柱壳的结构参数;对于圆柱壳-锥壳(小端)结构,锥壳结构参数对总体结构失稳临界压力有一定影响;圆柱壳-锥壳(大小端)结构因其临界压力与对应的圆柱壳-锥壳(大端或小端)结构中易失稳一方几乎相同,可将其分别视为对应的圆柱壳-锥壳(大端或小端)结构进行稳定性分析。结果为正交各向异性钛制外压圆柱壳-锥壳结构设计方法提供依据。     

高g值冲击下圆柱壳缓冲数值仿真

圆柱壳在高g值冲击下具有潜在的缓冲吸能作用,利用大型有限元分析软件LS-DYNA对圆柱壳在高g值冲击下的缓冲过程进行了数值仿真。通过仿真,发现在高g值冲击下圆柱壳能够起到较好的缓冲效果。改变壳的几何物理参数,通过比较得出:在相同初始冲击加速度下,壁厚相同时,随着圆柱壳的直径减小其缓冲效果越来越明显;直径相同时,随着圆柱壳壁厚的减小,缓冲效果越来越明显。还提取了圆柱壳在某时刻的屈曲模态,与以往研究壳在轴向冲击载荷下屈曲模态的结论基本一致。     

弹性圆柱壳的稳定性优化设计

研究任意轴对称边界条件下和受均布法向载荷作用圆柱壳的稳定性优化设计问题，即极大化屈曲临界载荷。利用能量原理分析轴对称变厚度圆柱壳的分支点屈曲，将求解屈曲临界载荷变成求解广义特征值方程，使圆柱壳稳定性优化设计成为极大化最小特征值问题。实际算例验证了本方法的有效性。研究结果可用于圆柱壳的加肋优化设计。     

海底观测仪耐压壳体强度特性研究

以1000 m水深某海底观测仪耐压壳体为研究对象,运用有限单元法,对比分析经典公式计算结果,分析经验公式的局限性;通过线性屈曲和非线性后屈曲分析得到不同长径比模型临界载荷的变化规律和极限强度以及后屈曲行为的变化特点;通过多工况的有限元计算分析,推导加筋圆柱壳的临界失稳载荷公式,最终得到重量减轻14.8％加筋圆柱壳结构.     

加肋圆柱壳参数化建模与稳定性分析

加肋圆柱壳是鱼雷以及水下航行器较常采用耐压壳体形式。壳体除需满足一定的强度要求外,稳定性也是十分重要的一个方面。本文采用参数化建模的方法,利用ANSYS中的梁、壳单元,使用组合建模的方法进行加肋圆柱壳的建模,在保证足够精度的同时简化了建模减小了计算量。使用APDL语言编制了加肋圆柱壳的非线性屈曲分析程序,对稳定性进行了分析,并与理论计算的结果进行了比较。结果显示此方法具有较高的精度,具有实际应用价值。     

轴压载荷下夹层圆柱壳结构屈曲承载力优化

夹层圆柱壳结构在导弹、火箭、船舶舱体结构及飞机机身结构上有着广泛的应用前景,此类结构承受轴压或弯曲载荷时极易屈曲和结构失稳,主要的失效形式表现为总体和局部屈曲。采用解析方法对轴压载荷下的夹层圆柱壳结构进行了受力分析,获得了影响结构承载效率的设计参数。采用有限元方法建立了参数化建模、屈曲分析和优化设计一体化分析与设计模型,通过解析和有限元结果比对分析验证了优化模型的准确性,并利用优化模型对夹层圆柱壳结构进行了承载力效率优化。数值算例结果表明:优化后结构承载效率从4.397×106N/kg增加到5.687×106N/kg,提升了29%,表明通过在可行设计域内对设计变量进行合理取值,能够获得承载性能更高效的结构,可为夹层圆柱壳结构设计应用提供参考。     

初始缺陷和比例加载路径对圆柱壳弹塑性稳定性的影响

应用非线性弹塑性稳定性理论研究圆柱壳在轴向力和内压联合作用下的弹塑性稳定性问题,得到了不同比例加载路径、初始缺陷和塑性变形发展程度对弹塑性失稳的影响规律曲线。结果表明,在内压的作用下,柱壳的临界轴向压应力在初始阶段有所提高,但从某一内压值开始将会有所下降。对于同一比例加载路径,随着缺陷因子的增加,临界屈曲轴向压应力随着相应地递减。而对于同样的缺陷因子,比例加载参数小于1.0时,临界屈曲轴向压应力随着比例加载参数的增大而增大;比例加载参数大于1.0时,临界屈曲轴向压应力随着比例加载参数的增大而减小;比例加载参数等于1.0为理想加载比例参数值。该研究丰富了内高压成形工艺的理论基础。     

纵向波纹柱形耐压壳屈曲数值分析与试验研究

采用周向或轴向波纹,增强圆柱形耐压壳(简称圆柱壳)的承载能力已备受关注。采用数值与试验结合的方法,研究等容积圆柱壳和纵向波纹柱形耐压壳(简称波纹柱壳)的屈曲特性。首先,建立波纹柱壳的几何模型和数值模型,分析均布外压作用下,波纹参数变化对波纹柱壳屈曲特性的影响规律;其次,依据承载能力进行波纹参数优化设计,并制造两组等壁厚和等容积的圆柱壳和波纹柱壳实物模型;再次,测量两种模型的实际几何数据,分别建立其数值模型,并进行屈曲特性分析;最后,对圆柱壳和波纹柱壳的实物模型进行静水压力试验,与数值结果作对比分析。结果表明:均布外压下,等容积纵向波纹柱壳的屈曲性能优于柱形壳,其平均屈曲载荷提高了56.8%,纵向波纹改善了圆柱壳的承载能力。     

层合多孔圆柱壳轴向压缩实验与仿真研究

使用实验测试和有限元仿真计算的方法，研究了层合多孔圆柱壳在轴向压缩荷载下的承载力性能和变形破坏模式。考虑正六边形和内凹六边形两种多孔构型，讨论了高度、直径、厚度参数对层合多孔圆柱壳轴向承载力的影响，得到了内凹多孔圆柱壳的轴压性能优于正六边形圆柱壳的结论。分析了层合多孔圆柱壳轴向压缩下的屈曲变形模式。同时，使用测试得到的材料参数仿真模拟实验结果，对照分析了仿真与实验变形特征与压缩性能。     

轴向冲击载荷下圆柱壳动力屈曲的计算机仿真

圆柱壳是工程中最常用的结构元件之一,对圆柱壳在各种基本载荷以及在不同类型载荷的联合作用下的屈曲问题研究一直是应用力学界和结构工程界十分关注的课题,与静力屈曲相比,圆柱壳的动力屈曲问题的研究还不尽完善.文章通过有限元软件ANSYS研究圆柱壳轴向冲击下的动力屈曲问题.     

凹陷塑性效应对圆柱壳稳定承载能力的影响

首先通过实验研究了轴压含有凹陷圆柱壳的稳定承载能力;其次,从考虑圆柱壳的凹陷塑性成形过程以及不考虑凹陷成形过程（仅把凹陷当作结构的不规则变化）两个方面,利用Ansys软件对含有凹陷圆柱壳的稳定承载能力进行数值分析;最后,对比两种分析所得出的结果,得到了凹陷塑性效应对圆柱壳稳定承载能力的影响。     

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。     

基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲分析研究进展

屈曲是轴压薄壁圆柱壳结构最主要的失效模式之一。围绕轴压下薄壁圆柱壳结构的承载能力对初始缺陷具有高度敏感性这一问题,系统回顾半个多世纪以来国内外学者在考虑初始缺陷对轴压薄壁圆柱壳屈曲临界载荷影响方面所做的理论、试验以及数值模拟等工作。研究表明,目前已形成了两类等效考虑初始缺陷影响的方法,即：基于数值模拟的确定性分析方法和基于概率统计的不确定性分析方法。其中,前者主要针对初始几何缺陷,而后者则还包括非传统初始缺陷,如材料、厚度及加载缺陷等。两类方法在开展轴压薄壁圆柱壳屈曲载荷预测和设计方面各具特点和优势,相较于试验结果,多点扰动载荷法和单边界扰动法的预测精度最高,两者均能达到90%以上的预测精度且同时具有一定的安全裕度。最后展望未来基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲研究方向和亟待开展的研究工作,为相关研究的开展提供了一定的参考和指导。     

激光扫描法建模在开孔圆柱壳轴压屈曲中的应用

采用激光位移传感器对开孔圆柱壳的三维形貌进行测量,基于实测数据建立有限元模型,利用ABAQUS对不同开孔率的圆柱壳进行非线性有限元分析,模拟结果显示:载荷位移曲线先线性增大,后出现突变,轴向压力迅速减小,轴压屈曲临界载荷随着开孔率增大而减小。对开孔率为5%,10%,15%的圆柱壳进行轴压屈曲试验,试验采用液压装置进行轴压,轴压数据通过称重传感器获得。对轴压屈曲临界载荷模拟值与试验值进行比较,最小的相对误差只有10.8%。说明运用激光扫描法建模进行非线性有限元分析,可以较好地预测开孔圆柱壳轴压屈曲临界载荷。