再论圆柱壳稳定性问题的有限元分析

本文在文献〔1〕的基础上,对圆柱壳稳定性问题做了进一步讨论。在位移模式中,全面考虑z、x、y向的位移w、u、v,其中u、v是利用中曲面内沿周向无伸长及无剪切变形条件而以w表达。根据大挠度几何方程推导了单元的弹性和几何刚度矩阵。最后,把稳定性问题转化为最大特征根问题求解。文中给出了计算实例,结果表明:有限元计算与理论分析吻合较好,而且有限元方法具有广泛的使用范围。     

柱壳结构外压稳定性分析的柱壳有限条元法

圆柱壳结构在各种工程建设中是一种广泛采用的结构形式 .而柱壳结构在外压作用下往往发生失稳屈曲破坏 ,在经济上造成极大的损失 .对于这类问题的分析 ,如果采用一般有限元法 ,无论在壳体几何形状模拟 ,还是失稳位形描述都将遇到难以克服的困难 .提出的半解析柱壳有限条元法 ,保证了壳体离散时几何形状表示上与实际结构相一致 ,并且具有失稳位形描述简单、计算自由度少、精度高、机时省等优点     

圆柱壳结构稳定性分析的半解析柱壳有限条元法

圆柱壳结构受外压作用的稳定性分析采用半解析有限元法 ,即周向采用离散柱壳有限条元法 .该法具有精度高、计算结果合理等优点 .通过算例分析 ,指出柱壳有限条元法在工程应用中有广泛的推广价值     

外壁受刚性约束的外压圆柱壳的稳定性计算

本文利用能量法中的瑞利—里茨法对外壁受刚性约束的外压圆柱壳的稳定性进行了理论分析和计算。针对这类圆柱形壳的可能失稳形式,特别设计出了三个较为合理的位移函数,以此来描述壳体的失稳,从而导出了外壁受刚性约束的外压圆柱壳失稳时的临界压力计算式,并给出了求解问题的计算步骤和实施方案。     

基于遗传-神经算法的圆柱壳结构外压稳定性研究

圆柱壳外压稳定性问题是高度非线性的复杂问题,采用遗传算法优化的神经网络模型进行仿真求解,模型具有神经网络强大的函数逼近功能和高度的并行计算能力,同时克服神经网络算法易陷入局部极小点的缺陷。算例求解结果表明,用GA-NN方法分析圆柱壳结构外压稳定性,具有效率高、鲁棒性好的优点,精度满足工程要求。     

轴压柱壳弹塑性稳定性分析的通用方程推导

针对由于轴压引起的壳体弹塑性屈曲而导致的材料在成型和制造过程中的失效力学行为，选择适用于轴压的屈曲模态函数，利用能量法确定了屈曲参数满足的一般非线性方程组，给出了求解不含缺陷或含缺陷的几何线性或非线性弹塑性的临界失衡平衡位形曲线的方法。     

圆柱壳在静水压力作用下的弹塑性稳定

本文推导出大挠度圆柱壳在静水压力作用下弹塑性稳定问题增量形式的基本方程,并采用伽辽金配点法分析了两端简支圆柱壳的算例,所得计算结果与已有文献和实验结果基本一致。     

考虑缺陷的轴压功能梯度材料圆柱壳的弹塑性屈曲分析

针对功能梯度材料圆柱壳的考虑缺陷的弹塑性屈曲问题,采用有限元软件ABAQUS进行了数值模拟与分析。分析中采用叠层模型和TTO模型,充分考虑了材料的物性特性,即材料的物理非线性和前屈曲几何非线性的影响。计算得到缺陷作用下的弹塑性功能梯度材料圆柱壳的屈曲临界荷载和变形模式,研究了壳体厚度、组分参数对屈曲临界状态的影响。     

均匀轴压圆柱薄壳的稳定性分析

采用解析法、线性和非线性有限元法对均匀轴压圆薄壳的稳定问题进行了分析,就本算例而言,三种方法所得的初始屈曲荷载是近似相同的。非线性有限元分析显示,在后屈曲阶段的荷载位移曲线上形成了一段近似水平的曲线,与之对应的是一近似常量的后屈曲承载力通过对以往实验数据的统计分析,得到了计算屈曲力的经验公式,其结果经与非线性有限元法的分析结果比较,初步发现试验得到的圆柱壳的后屈曲应力而非其初试屈曲应力,从而得到了     

考虑初始缝隙因素作用钢管抗外压稳定计算的一种半解析有限元法

采用半解析有限元法,并考虑初始缝隙和加劲环等因素的影响,研究了埋藏式压力钢管抗外压稳定计算问题.在讨论过程中,利用了阿姆斯图兹(Amstutz)公式推导时的部分假设和结果,建立了圆柱壳单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵.计算结果表明,用此方法解决埋藏式压力钢管抗外压稳定计算问题,具有很好的收敛性,且同经典的理论解比较吻合.     

圆柱壳的半无矩理论分析

运用半无矩理论，对带有边梁的圆柱壳屋盖使用三角级数求解，并通过算例，将计算结果分别与丹尼尔(Donnell)的弯曲理论和肖勒(Schorer)的简化理论进行比较，证明该方法有效。     

荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响

首先对组合肋壳与其他组合壳体结构形式进行了对比,阐述了组合肋壳这种新型结构的优势.利用非线性有限单元法研究了荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响,得出了在U.L.描述下的组合单元刚度矩阵,并利用弧长法跟踪结构的荷载-位移曲线.通过在全跨、1/2跨对称、1/2跨不对称、1/4跨四种不同荷载分布作用下,组合肋壳稳定性的全过程跟踪,得到了组合肋壳的失稳形式和最大变形点全过程荷载-位移曲线,发现不同荷载作用下极限荷载不同,1/4跨均布荷载是结构的最不利受力情况,同时计算结果显示组合肋壳结构有较高的后屈曲强度.     

三维编织复合材料圆柱壳的稳定性研究

采用MSC／NASTRAN大型有限元分析软件对含有损伤的三维编织复合材料壳体进行了分析，重点对影响三维编织复合材料圆柱壳体结构稳定性的因素如编织角、损伤程度等进行了研究，给出了相应的数值计算结果。结果表明，编织角、局部损伤、整体损伤对复合材料壳体的稳定性均有重要影响。     

竖直圆柱常物性层流自然对流的半解析解

本文给出了竖圆柱定壁温自然对流问题相似解存在的条件，并用加权残数法得到了半解析解。此解适用于任意Ｄ／Ｌ的情况，且表明：当半径Ｒ→Ｏ时，由于自然对流流量的增加，导致了放热系数的增加，以及在足够长的Ｌ处，边界层不仅相似，而且相同，该处的等壁温解与等热解亦相同。     

不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定性分析

环肋圆柱壳结构因其具有的诸多优点,而被广泛应用于工程实际,但随着钢材屈服极限的不断提高,其稳定性问题越来越成为保证结构强度的一个重要指标,因此有必要对其结构的稳定性进行详细的分析.在对受各向均匀外压和单向均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定特性的了解、认识和重新分析的基础上,研究了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性,得出了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性的规律,并在理论分析的基础上绘制了不同纵横均匀外压作用下的环肋圆柱壳随几何参数变化的稳定性曲线,由稳定性曲线给出了能使材料充分得到利用的环肋圆柱壳几何参数的范围.所得到的一些结论不仅能进一步完善环肋圆柱壳的稳定性理论,而且对实际工程设计及计算具有指导意义.     

弹性圆柱壳的振动优化设计

研究了在任意轴对称边界条件下的圆柱壳的自由振动优化设计问题，即寻求圆柱壳的最优厚度分布使自振基频极大化。利用半解析元方法分析轴对称变厚度圆柱壳的自由振动，将求解自振基频归为求解广义特征值方程，使圆柱壳振动优化设计成为极大化最小特征值问题。典型算例表明了本方法的有效性。     

缺陷圆柱壳体外压屈曲的仿真分析

基于Ansys workbench有限元仿真软件,对含初始缺陷的圆柱壳体进行了外压屈曲的仿真研究。首先进行了理想圆柱壳体的特征值屈曲分析,得出前30阶线性屈曲失稳模态作初始几何缺陷。然后基于单一模态缺陷法和组合模态缺陷法建立具有初始几何缺陷的模型,利用有限元仿真分析的非线性稳定算法和弧长法进行非线性屈曲分析。最后设计圆柱壳体静压屈曲实验,得出了临界屈曲载荷。将非线性屈曲分析结果与实验结果、承压结构工程分析方法计算结果作对比分析,结果表明：弧长法与非线性稳定算法相比,预测精度更高;承压结构工程分析方法求出的结果非常保守,临界屈曲载荷远低于实验结果;第1阶模态缺陷不是对圆柱壳体承压能力最不利的初始缺陷,最不利初始缺陷的模态阶数一般为低阶;模型的初始缺陷幅值大小对临界屈曲压力有较大的影响,但对最不利初始缺陷的模态阶数没有影响。2种初始缺陷构造方法都是可行的,但低阶多模态组合缺陷模型具有更精准的预测精度,误差约为3.55%。     

圆柱壳稳定性的研究

研究发现,一定尺寸的圆柱壳有一个最大临界值.这个值由圆柱壳厚度与半径比值所确定.本文给出最大值曲线,用它可以判断传统方法所得结果是否正确;估算已知尺寸下的最大临界值;确定已知临界力所需壳板厚度及决定有效的加强方法.     

钢纤维混凝土圆柱壳稳定性能的试验研究

本文设计创作了一个钢纤维混凝土圆柱薄壳，采用一套特制的杠杆加载体系对其稳定性能进行了测试。利用自行研制的非线性计算程序ＮＡＰＳ－ｌ、ＮＡＰＳ－２（ＮｏｎｌｉｎｅａｒＡｎａｌｙｓｉｓＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＳｈｅｌｌｓ）对该薄壳结构进行了几何非线性和一般非线性全过程分析，并将试验结果与理论计算结果进行了分析比较。