球罐支柱型式及其与球壳连接的结构

通过对10000m^3天然气和3200m^3液化石油气球罐不同支柱型式及其与球罐连接结构进行了研究，分别对操作工况和地震工况的应力进行了有限元分析，得出了一些结论，对合理选择球罐与支柱连接结构型式提出一些基本原则。     

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。     

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。     

基于拓扑优化的薄板加筋方法研究

针对常规薄板加筋方法中加筋比和厚度比的选取具有一定随意性的问题,通过编程实现最优加筋比和厚度比的选取。鉴于常规加筋方法中设计变量较单一,通过对基板的拓扑优化,将薄板加筋结构中的筋条布局设计跟拓扑优化方法联系起来,使结构中筋条的布局设计问题转化为基板中材料的分布问题,增加了筋条的设计变量。相对于常规加筋方法,拓扑优化指导加筋的方法能够达到减重的效果。     

球壳板一次成形研究

通过建立球片数据模型,总结出一种较为新颖的球壳板展开方法,以建立成型球片与原料钢板之间的对应关系.该方法设计简单,制作方便,且精样板精度高,实用性强.     

整体编织加筋碳／环氧复合材料圆柱壳压缩试验

进行了整体编织复合材料圆柱壳轴压试验。实时记录载荷与多点变形曲线,测试蒙皮和加筋梁翼缘的应变,监测加载过程声发射信号,捕获破坏瞬态红外照片。测试结果显示：整体编织加筋碳／环氧复合材料具有较高的破坏强度,蒙皮和加筋梁翼缘腹板斜断口破坏,呈现脆性材料特征。     

加筋肋板受力行为分析及其优化研究

采用有限元仿真和实验测试方法,以三种加筋肋构型为研究对象,分析了在给定材料参数和加筋板几何参数的情况下,加筋肋构型对加筋板结构的力学行为的影响,并采用正弦曲线代替直线的方法对结构进行优化计算。研究表明,正方构型45°方向分布时对板加固效果优于正向分布,正六边形与内凹形构型竖直方向分布时对板加固效果优于水平方向分布与45°方向分布;加筋构型孔隙夹角越小对板加固效果越好;加筋层采用正弦曲线代替直线边界可显著提高加筋板的承载能力;通过对加筋板加筋层裂纹路径的分析,可得在加筋板弯曲变形后加筋层均是在承载位置处沿着纵向肋壁扩展。     

球壳开孔接管的分析设计方法及其试验验证

本文给出了适用于各种开孔率情况下球壳开孔平齐接管与内伸接管的应力分析与补强设计方法。对七个试件给出了实验结果,其中包括四个不同开孔率的球壳开孔平齐接管与二个内伸接管试件以及一个椭球壳开孔平齐接管试件。这些实验结果证明本文提出的方法是合理、可靠的。本文还给出了该方法与PVRC方法、AD方法的比较,说明在大多数情况下用本方法得到的补强厚度可比PVRC方法减薄,并比AD方法有充分的安全依据。     

复合材料加筋壁板稳定性影响分析

分别运用特征值法和弧长法开展T字型加筋壁板稳定性及其影响因素分析.分析表明:特征值法和弧长法所得结果相近,弧长法分析结果较为安全,特征值法可作为观察模型屈曲位置及模态图的分析方法.加筋壁板屈曲载荷随筋条间距的变化呈抛物线状,较平均的筋条布置有利于加筋壁板的整体稳定性.加筋壁板屈曲载荷随凸缘宽度的变化呈抛物线状,保持筋条横截面面积不变,筋条凸缘宽为60mm时屈曲载荷达到最大值.较小的凸缘宽度会导致筋条屈曲的发生,应在实际设计中予以避免.     

搅拌摩擦焊接加筋板轴压稳定性研究

运用半经验公式对采用搅拌摩擦焊接技术的加筋板轴向压缩局部屈曲临界应力进行工程计算,并应用有限元软件ABAQUS对该型结构的稳定性进行数值计算,得到结构的失稳屈曲临界载荷;参考工程计算和有限元计算值,对加筋板进行轴向压缩试验,对其屈曲形式、失稳及破坏载荷进行试验研究,并考虑侧边支持条件对结果的影响。试验分析表明,非承载边的约束条件对试件的屈曲载荷有一定的影响,而对试件的承载能力影响较小;搅拌摩擦焊加筋板具有一定的后屈曲承载能力;有限元计算结果与试验结果较吻合,说明模拟方法可以用来对该型结构的稳定性能进行分析,从而为该型结构的优化设计及工程应用提供分析参考。     

有源强化传热控制薄板焊接压曲变形的研究

针对薄板构件焊接过程中压曲变形发生的力学机理,提出有源强化传热效应控制焊接压曲变形.应用数值方法研究了有源强化传热条件下的焊接温度场演变、分布及主要影响因素,为科学利用有源强化焊接传热效应提供了依据.研究表明,有源强化传热导致焊接温度场发生畸变,进而改变焊缝区压缩塑性应变量的大小与分布,从而达到有效地控制焊接应力与变形的目的.     

圆环变形及屈曲的重心插值配点法分析

采用数值稳定性好、计算精度高的重心Lagrange插值近似未知函数,提出数值分析圆环变形和临界载荷的重心插值配点法.给出基于重心Lagrange插值微分矩阵的显式表达式,建立分析圆环在对径外力作用下变形的配点法公式和边界条件施加方法.详细推导均布压力作用下圆环屈曲载荷的计算公式.给出圆环变形和屈曲载荷的数值计算算例.数值算例表明,重心插值配点法不但具有较高的计算精度,而且具有很好的数值稳定性.     

基于轴承及导轨接触刚度的混联机床静刚度研究及优化

针对新型重型混联机床XNZH2430的构型,建立该机床的有限元模型,分析兼顾部件连接处轴承刚度及直线导轨与滑块接触刚度的机床静刚度特性.计算在一定载荷条件下,加载荷处的变形位移,由此得出机床各方向静刚度,并与静刚度试验结果进行了对比.有限元仿真结果与试验结果的相对偏差较小,证明仿真结果是可信的.以有限元仿真为依据对整机静刚度进行优化.对轴承进行优选和更加严格的预紧,使轴承刚度得到提高,对整机重新加载进行计算,整机静刚度得到明显提高.