钻井液振动筛动态特性分析及动态强度校核

用Pro／MECHANICA软件对SDZS钻井液振动筛筛箱的动态特性作分析研究,获得了筛箱低阶固有频率与模态振型,找出了筛箱在额定载荷作用下各部位的动态应力分布规律,并对筛箱的动态强度进行了校核。分析结果表明,筛箱的结构设计合理,且在设计工况下,动态强度满足要求。所获筛箱低阶固有频率与模态振型,为该筛的改进设计及后续筛箱动态强度的试验研究提供必要的依据。     

热力耦合下不同加筋壁板稳定性分析

针对飞行器不同加筋壁板在不同载荷工况下的结构稳定性问题,采用Abaqus有限元分析软件,建立了长度和宽度相同的4种加筋壁板有限元数值分析模型。通过对加筋壁板的屈曲和后屈曲响应分析,给出不同筋条截面形式和布局方向的加筋板在机械载荷、温度载荷以及热力耦合下的屈曲模态和挠度曲线。结果表明:T型加筋板在机械载荷作用下表现出良好的稳定性,最大承受载荷为281 kN,远大于其他截面形式的加筋板;筋条布局方向对加筋板的承载能力影响很小,但是合理的布局能够大幅减小加筋壁板的面外位移;热力耦合下加筋板没有明显的前屈曲过程,其后屈曲响应与机械载荷作用下时大致相同,但是加筋板的最大承载能力会由于温度载荷的存在而减小8%～15%。     

含口盖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进行了轴向压缩破坏试验,得到了圆柱壳的载荷-应变曲线和破坏载荷,试验结果表明:在轴压载荷作用下,圆柱壳的破坏形式为屈曲破坏。结合ANSYS有限元软件对复合材料圆柱壳进行屈曲分析,有限元计算结果与试验结果一致,验证了模型和计算方法的有效性。利用所建立的模型,对圆柱壳的铺层顺序进行改进设计,分析了铺层角度对开口圆柱壳屈曲载荷的影响。在开口处加装复合材料口盖进行补强,计算了不同口盖铺层方式下的柱壳屈曲强度。计算结果表明:优化复合材料叠层顺序可提升结构的屈曲载荷,开口后圆柱壳的轴向屈曲载荷大幅降低,加装口盖可使开口圆柱壳的轴向稳定性得到有效的增强。提出了一种提高含口盖的复合材料圆柱壳轴向屈曲强度的改进设计方法,为复合材料壳体的稳定性设计提供参考。     

声载荷作用下高温薄壁结构响应特性分析

先进的航空航天器表面结构暴露在严酷的工作载荷环境中,包括复杂的机械力载荷、压力载荷、声载荷和热载荷等,航空航天器表面结构可简化为薄壁结构,在复合载荷作用下结构以非线性方式响应,呈现出复杂的响应特性。首先以热弹性力学、板壳理论及结构稳定性原理为基础,建立热及噪声载荷联合作用下薄壁板运动模态方程,讨论了薄壁结构跳变响应的机理,进而运用等价线性化方法求解模态方程,在此基础上分析了热及噪声载荷对薄壁结构屈曲的影响,进而探讨了热及噪声载荷作用下薄壁结构的非线性响应统计特性。计算了四边简支高温钛合金薄板在声载荷下四个关键点处的均方应变,为进一步开展薄壁结构声疲劳寿命估算和强度设计奠定了基础。     

单轴压缩载荷下夹层梁结构屈曲及皱曲模拟研究

泡沫夹层结构以其较高的比刚度及比强度特性在航空航天等领域具有巨大的应用潜力,但当夹层结构作为主承力部件承压时可能带来复杂的屈曲及皱曲稳定性问题.文章基于有限元分析软件Ansys,建立了铝面板泡沫夹层梁结构的二维有限元模型,研究了夹层梁结构在单轴压缩载荷下结构临界失稳载荷与屈曲失效模态的内在关系,并分析了芯材厚度、芯材弹性模量等参数对夹层结构稳定性的影响规律.研究结果表明:芯材-面板的厚度比及弹性模量比对夹层结构的屈曲失效模态具有决定性作用,增加芯材厚度及选用较高弹性模量的芯材,可有效提高泡沫夹层结构的临界失稳载荷,文中研究结果可为泡沫夹层结构的优化设计及工程应用提供理论依据.     

FSC钢管式车架结构设计与改进

为改善赛车的操纵性和外界载荷承受能力,从结构稳定性入手设计一套具有足够强度和刚度的车架并进行轻量化改进.根据车架基本参数建立有限元模型,利用ANSYS软件进行各工况下的仿真,获得应力云图及模态振型,计算车架强度及刚度.结果表明,改进后的车架减重3 kg,扭转刚度提高16.4％,可满足正常使用要求.     

风载荷作用下浮顶储罐的屈曲模态分析

对风载荷作用下立式储罐发生变形失效的问题进行了研究。应用Workbench软件对浮顶储罐进行建模,利用特征值进行屈曲分析并绘制储罐的屈曲变形图。通过软件读取不同阶数的模态图,分析储罐发生变形的部位和原因,并研究不同风速下储罐迎风面和背风面罐壁应力的变化情况。结果表明,壳体位移以径向位移为主;随着罐壁高度的增加,风载荷引起的应力由以轴向应力为主转变为以周向应力为主;周向角为0°时等效应力总体呈上升趋势,周向角为180°时罐壁所受等效应力呈先减小后增大的趋势。研究结果可为储罐的抗风设计提供参考。     

摩托车车架的有限元强度分析

在对某型号车架结构建模的基础上，分别在最大前载荷工况、最大后载荷工况，以及最大乘员载荷工况下对车架的结构强度进行了计算，找出了该型号车架的应力集中位置，并对结果进行行了分析评价，为车架的设计提供参考．     

基于拓扑优化的新型装配式开洞墙体设计

为了得到一种受力较为合理的装配式钢结构开洞墙体设计,在三种工况荷载作用下首先通过拓扑优化设计,给出材料分配较为合理的新型结构形式,然后通过尺寸设计,得到受力比较均匀的构件形式以及尺寸,最后通过屈曲分析,保证开洞墙体的稳定性.最终得到的新型开洞墙体的结构满足刚度、强度及稳定性的要求并具有较好的抗震性能.     

新型双稳态屈曲梁结构的低频跳跃稳定性分析

为了验证双稳态屈曲梁结构的低频跳跃突变特性以及其能否在较低频率范围内进行能量耗散和吸收,本文基于小驱动大变形的设计目标,本文设计了一种以梁二阶屈曲模态为基础的新型双稳态结构,即在简支屈曲梁上施加可移动铰支约束,并在可移动铰支处施加可调驱动力矩,从而实现屈曲梁在较小外部激励作用下发生稳定的二阶屈曲模态跳变。通过动力学建模,采用最小势能原理得到双稳态屈曲梁发生二阶跳变的最小驱动力矩,并给出了移动铰支变化时,屈曲梁双稳态形式的变化特点及相应的跳变能量。通过仿真分析了双稳态屈曲梁的固有频率及跳跃模式,验证了理论分析结果。基于理论与仿真分析结果,设计了双稳态屈曲梁跳跃机构。通过实验验证了所设计双稳态屈曲梁结构在低频外激励作用下能发生二阶模态的跳变,为低频振动下进行能量吸收和耗散结构的设计提供了新思路。     

爆炸荷载作用下钢框架柱冲击响应与破坏模式的数值模拟

目的运用非线性显示动力学有限元方法分析计算爆炸冲击荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．方法基于有限元分析程序ANSYS／LS—DYNA建立三维有限元模型,分析钢框架柱在3种爆炸荷载作用下可能发生的破坏模式特征及其影响因素．结果壳单元shell163考虑了局部屈曲效应和剪切应变的影响,可以有效模拟在爆炸荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．在荷载峰值相同的情况下,荷载持续时间越长,结构的变形越大;荷载冲量相同时,爆炸荷载峰值压力越高,结构的破坏程度越严重．结论钢框架柱的破坏模式与爆炸荷载的作用特征有关：在冲量荷载作用下,钢框架柱倾向发生柱脚剪切破坏和柱中翼缘屈曲破坏;在动力荷载作用下,钢框架柱则倾向发生柱脚剪切破坏;在准静态荷载作用下易发生整体弯曲屈曲破坏．     

FRP轴心受压构件弯曲屈曲临界力计算方法

为分析纤维增强复合材料(简称FRP)轴心受压构件弯曲屈曲临界力,建立了包含176根FRP轴压构件弯曲屈曲试验数据的数据库,总结并评价了目前用于预测FRP轴压构件弯曲屈曲临界力的5种计算模型(欧拉公式、Engesser修正公式、Haringx修正公式、Strongwell公司建议公式及Fiberline公司建议公式)。随后基于FRP构件初始弯曲实测值,提出FRP轴压构件整体稳定系数表达式,并建立考虑初始弯曲影响的FRP轴压构件弯曲屈曲临界力的理论计算模型;同时基于该数据库,通过回归分析建立FRP轴压构件弯曲屈曲临界力经验模型,并采用数据库及数值计算分别验证了上述两种新模型的准确性。最后,对两种新模型预测精度进行分析,结果表明：基于本文试验数据库(截面宽度在25.4～254 mm,高度在25.4～254 mm,有效长度在203～6 300 mm的构件),Strongwell公司建议公式误差最大,欧拉公式、Engesser和Haringx修正公式高估了FRP轴压构件弯曲屈曲临界力,Fiberline公司建议公式低估了弯曲屈曲临界力;本文提出的理论模型及经验模型在预测试验数据库涵盖的截面尺寸及...     

Flexural behavior of in-plane bending glass structures for design method

Experimental study was carried out on the in-plane bending behavior of glass plates without lateral supports, and the effects of the factors, such as height-to-span ratio, on the stability of glass panels were studied. Results show that the in-plane bending glass plates with both ends simply supported and their upper edge free lose overall stability under loads, which belongs to the limit-point type of instability. It is found that the buckling load increases linearly with the increase of height-to-span ratio of the glass plates. The lateral stress of in-plane bending glass plates without lateral supports increases linearly under loads; while the large-area stress increases nonlinearly and the lateral stress is not the controlling factor of instability. In finite element analysis, the first buckling mode is regarded as the initial imperfection and imposed on the model as 1/1000 of the span of the components. The numerical buckling load according to the theory of large deflection is less than the experiment result, which is more conservative and can provide some reference for design. For the design method, when the in-plane load is imposed on the glass plate, its lateral strength and the deflection should be verified. Considering the stability of the in-plane bending glass plate without reliable lateral support, buckling is another possible failure mode and calls for verification.     

门式钢框架稳定分析的精细传递矩阵法

将精细传递矩阵法应用于门式钢框架的稳定分析,研究门式钢框架在考虑构件轴向变形及不考虑轴向变形时的屈曲荷载.根据精细传递矩阵法原理和压杆微弯平衡状态下的平衡微分方程,建立门式钢框架稳定分析的精细传递矩阵式.并运用精细传递矩阵法对铰支约束下的门式钢框架进行了屈曲荷载的计算.计算结果与有限元软件ANSYS的计算结果基本一致,...     

冷弯新型箱形组合截面受压构件性能研究

为进一步优化冷弯截面的设计,并基于箱形截面具有双轴对称、抗弯扭刚度大的特点,应用冷弯∑形截面构件两两组合点焊,提出两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面.采用非线性有限元的分析方法,通过对两类箱形组合截面及其单一加劲参数变化条件下轴压构件的屈曲模式、变形过程、荷载-位移关系曲线、应力-应变关系曲线等方面的研究,全面分析了两种新型截面构件的屈曲性能和受力性能.将两种新型截面构件与具有相同外形尺寸的单肢C形腹板加劲构件进行了截面平均应力、屈曲模式等方面的性能比较,证明两种新型截面构件与其单肢开口截面构件相比具有显著提高截面平均应力、构件刚度大,构件整体变形小等.     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

夹芯复合材料耐压壳舱段仿真计算及临界环肋高度确定方法研究

本文基于Abaqus有限元仿真软件,针对夹芯复合材料耐压壳舱段有效支撑的临界环肋高度问题进行了计算分析.论文首先结合相关试验结果,对仿真计算方法进行了验证.然后建立了共3个系列15个有限元模型,对在不同腹板铺层方式、不同尺寸的T型截面舱段环肋结构支撑下的夹芯复合材料耐压壳长舱段进行了临界屈曲载荷的计算,并得到以下结论.通过设置环肋可以有效地增加夹芯复合材料耐压壳长舱段的稳定性.当环肋的支撑刚度增加到一定值时,长舱段的屈曲模态会从整体屈曲转变为被环肋边界限制在舱段范围内的的多段的单分段屈曲模态,该环肋高度称为环肋有效支撑的临界环肋高度.环肋有效支撑的临界高度可以通过屈曲载荷随腹板高度的增长趋势图中两段直线的交点位置来确定.当环肋高度大于临界环肋高度时,结构的分段屈曲载荷与环肋的属性关系不大,主要与夹芯圆柱壳自身的尺寸与材料属性有关.经计算,本文所分析的夹芯复合材料耐压壳结构其分段自身屈曲载荷可达7.0MPa.     

群柱失稳研究进展

首先对群柱平面内稳定性进行论述,通过算例分析简单阐述了同层框架柱以及层间框架柱的相互作用机理,并对各国学者在此方面的研究工作进行了总结;然后着重讨论了通高区结构群柱面外稳定问题,包括平面框架（矩形通高区）和曲面框架,其中对平面框架的群柱面外稳定设计方法的研究相对成熟,而对于面外支撑效果更强的曲面框架,通过算例分析了其失稳机理;最后对在高层筒中筒结构和塔结构中大量使用的网格式筒壳结构的群柱稳定问题进行了探讨。结果表明：网格式筒壳结构不同于平面框架,其在失稳时表现出明显的空间变形特性,使得网格式筒壳结构群柱面外稳定设计理论的研究变得非常复杂;各国研究成果较少,严重滞后于工程应用,亟待进一步解决。     

新型冷弯翼缘闭合组合构件轴压力学性能

为探讨进一步优化使用冷弯薄壁型钢材料,利用冷弯薄壁型钢截面成型灵活的特点,将既有的两类翼缘闭合截面形式经过合理变形,再经组合点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2.采用ANSYS非线性有限元分析方法,针对新型截面轴压构件,建立了有效的分析模型,通过对构件的应力-应变关系曲线、参数变化时的极限应力变化曲线和应力、变形云图,全面考察了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、承载力、极限应力等方面力学性能的影响规律.研究结果表明,新型截面轴压构件板件的局部屈曲不易出现,从而具有截面刚度大、承载能力强的特点,对于中、小长细比构件的极限应力常可达到材料的屈服强度,证明提出的冷弯翼缘闭合新型组合截面轴压构件具有较为优越的力学性能.     

防屈曲支撑外伸连接段破坏失效机理及试验研究

防屈曲支撑（buckling-restrained brace，BRB）外伸连接段的稳定控制是保证其正常发挥耗能作用的关键。基于研究者们试验中出现的BRB外伸段破坏形式及特征，分析BRB外伸连接段的失稳破坏过程及破坏失效机理，研究不同失效模式下外伸连接段失稳破坏的影响因素，进而提出改善外伸连接段稳定性能的端部构造形式。基于理论分析推导不同失效模式下相应外围约束单元与外伸连接段控制截面上的轴力与弯矩计算公式，建立不同失效模式下外伸连接段的稳定分析模型，并通过拟静力试验验证所提出端部构造形式的合理性以及稳定分析模型的有效性。研究结果表明：BRB外伸连接段的失稳破坏为约束单元或外伸段控制截面上的压弯作用效应超过其极限承载力而破坏；外伸段的稳定性与支撑端部转角变形的大小密切相关，且BRB耗能单元的高阶多波屈曲变形是引起支撑端部转动变形的直接原因；满足稳定设计准则的条件下，减小外伸段长度及耗能单元与约束单元间间隙值，增加约束过渡段长度可进一步提高和保证外伸段的稳定工作性能；设计制作的符合文中外伸段稳定条件及端部构造形式的3根BRB在试验过程中未出现外伸段的失稳破坏，其外伸段控制截面上的压弯作用效应均处于弹性范围内。研究结论为BRB外伸连接段的稳定设计及相应的稳定控制提供理论参考。