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。     

内压标准椭圆封头弹塑性屈曲分析及失效载荷研究

采用有限元弹塑性屈曲分析,考虑椭圆封头的最大形状偏差并在过渡区施加局部厚度减薄缺陷,针对不同材料和厚径比δ_e/D_i,较为系统地讨论了内压标准椭圆封头结构屈曲载荷P_(cr)与极限载荷P_L的变化规律。研究结果表明,厚径比小于某临界值时,屈曲载荷低于极限载荷,分析模型发生屈曲破坏;厚径比大于某临界值时,屈曲载荷高于极限载荷,分析模型发生强度破坏。不同材料分析模型厚径比临界值存在一定差异,对高强钢13MnNiMoR材料而言,GB 150—2011标准防止标准椭圆封头内压弹性屈曲失效的厚径比规定偏于冒进。本文结果可为内压薄壁标准椭圆封头设计准则提供指导。     

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。     

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.     

正置正交加筋薄壁柱壳优化设计参数化有限元方法研究

利用有限元软件建立轴压正置正交加筋薄壁圆柱壳的参数化有限元分析模型,研究结构参数对薄壁加筋圆柱壳结构的临界载荷和屈曲模式的影响。随着蒙皮厚度的增加,结构的屈曲模式由局部屈曲逐步变化到总体屈曲,屈曲载荷上升;随着加筋厚度或宽度的增加,由总体屈曲变化到局部屈曲,屈曲载荷上升。通过等体积时的参数变化对屈曲载荷和屈曲模式的影响研究,表明在对应某体积的设计中,只有一种设计使结构屈曲载荷达到最大,而当此最大的屈曲载荷等于设计载荷时,是最轻重量的设计。在此基础上发展一种基于APDL(Ansys parametric design language)语言的薄壁加筋圆柱壳结构优化设计方法,利用该方法给出设计算例的优化结果。     

波纹蒙皮结构屈曲性能研究

对两种加强槽的波纹蒙皮结构的屈曲性能进行了分析,讨论了加强槽的半径(宽度),加强槽深度,加强槽个数对临界屈曲载荷的影响,并对加强槽槽间距以及加工可行性对加强槽各个参数的取值约束进行了分析。分析结果表明,临界屈曲载荷随加强槽深度增加而增加。当加强槽深度一定时,存在一个加强槽半径(宽度)临界曲线,当处于该临界曲线左侧时,临界屈曲载荷随半径增加而增加,反之减小。当加强槽半径和深度一定时,存在一个加强槽个数的临界曲面,当处于该曲面下侧时,临界屈曲载荷随加强槽个数增加而增加。     

内压作用下发动机反向封头屈曲参数化研究

内压作用下发动机反向封头的稳定性是设计中的考虑重点.采用轴对称有限元方法对不同设计参数的等厚度和变厚度两大类反向封头进行稳定性研究,模型考虑封头开口加强环及封头与圆柱段连接处的局部加强影响.参数化研究椭球比、壁厚对封头临界屈曲载荷的影响.研究结果表明,等厚度反向封头的外形和变厚度的壁厚对结构临界屈曲载荷的影响十分敏感,在最小厚度一定的情况下,椭球比为1.413的变厚度封头是最小质量设计.另外文中给出可供工程实际设计参考的图表及曲线.     

有初始缺陷粘弹性压杆的蠕变屈曲

研究有初始缺陷粘弹性压杆的蠕变屈曲,讨论分析了瞬时临界载荷和耐久临界载荷对粘弹性压杆蠕变屈曲的影响。     

薄壁箱型结构仿真与实验稳定性分析

文中以单节薄壁箱型结构为研究对象,针对不加筋和加筋2种结构形式,利用ANSYS特征值屈曲分析和实物试验对其进行稳定性研究,得到了加筋前后薄壁结构的极限失稳载荷和屈曲形态。仿真与试验结果都表明,加强筋的设置显著提高了薄壁箱型结构的极限失稳载荷,是一种非常有效的提高薄壁结构稳定性的方法。特征值屈曲分析得到的屈曲形态与试验比较一致,可方便快速地为加强筋的形状和位置优化提供理论依据。     

减压塔大开孔结构稳定性分析

应用ANSYS有限元软件对减压塔大开孔结构建立力学模型,并采用特征值、几何非线性以及几何/材料双非线性屈曲分析技术对其在管道弯矩和外压共同作用下的稳定性进行分析。在此基础上,利用ANSYS软件提供的参数化设计语言APDL编写筒体开孔结构稳定性全自动化分析程序,对其在不同弯矩组合下的临界载荷进行分析比较后,最终确定结构的临界外压,并按照JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》对其进行稳定性评定。     

线性缓冲材料对弹性杆动态屈曲影响的理论研究

通过分析两种不同类型载荷对带线性缓冲材料的弹性直杆的撞击,得到撞击条件下杆体屈曲发生的临界弹簧刚度。结合具体材料进行计算,分析了临界弹簧刚度与载荷作用时间、载荷幅值、缓冲材料和杆体长度的关系,以及缓冲材料位置对于杆体屈曲防护的影响等。所得结论为解决在不同冲击载荷作用下弹性直杆的动态屈曲防护问题提供了理论依据。     

大型天线舱风载作用下力学特性及稳定性分析

通过有限元分析,对某大型舰载设备天线舱在摇摆工作状态下进行了力学特性分析和优化。其中,根据工字梁结构屈曲分析理论,对其在不同动态载荷工况下底层结构的工字钢腹板稳定性进行研究,并对舱底层结构在不同方向风载的结构应力分布进行了仿真分析,提出了使用指导意见,其研究成果可为天线舱进一步优化提供基础。     

对中柔度压杆的双模量理论的修正

从中柔度压杆的双模量理论的推导过程中发现,由于引入切线模量与弹性模量之后,引起压杆截面上拉、压应力的不对称分布,致使中性轴与形心轴分离。两轴分离为双模量临界载荷Pr过大的真正原因。通过引入偏离量e,对双模量临界载荷Pr进行修正,将双模量理论、切线模量理论联系在一起。随着比率v的减小,修正后的双模量临界载荷Prl越来越接近切线模量临界载荷Pl。     

拱顶储罐承压圈型式与承载能力的关系

拱顶储罐与浮顶储罐的最大差别是前者要承受一定的内压，承压圈是连接顶盖（球壳）与筒供的主要受力构件。在现行设计规范中，承压圈通常是角钢型的，但当储罐趋于大型化时，角钢型承压圈无法承受一定的设计内压。对内压作用下具有三种结构型式承压圈（角钢型，圆锥壳型，圆环壳型）各种容积的拱顶储罐进行了比较全面的强度分析与稳定性分析。最后对三种结构型式的拱顶储罐的变形方式，应力状态，塑性变形历史，塑性极限压力，弹性失稳临界压力进行了分析与对比。     

铝合金E形截面轴压杆件屈曲分析方法的探讨

分别采用弹性理论公式法、ANSYS软件中的特征值屈曲分析法和非线性屈曲分析法计算两端简支的铝合金E形截面薄壁杆件在轴心受压时的弯扭屈曲临界载荷。计算结果表明,采用梁单元建模并用非线性法对E形截面薄壁杆件进行轴压屈曲分析,是一种既能满足一般工程设计要求又简单易行的计算方法。     

基于CAE的变幅油缸屈曲分析研究

该文首先利用形状系数法、能量计算法和变截面参数加权法得到变截面油缸失稳时的最大临界应力,然后利用CAE有限元分析软件建立了变幅油缸的三维数学模型,并设置相应的求解参数.通过理论计算结果和分析结果的对比,得到可适用于工程实践的计算公式,对今后油缸的设计和稳定性校核有很好的指导意义.     

基于有限元法的800MN模锻机工装桁架结构分析

工装桁架为800 MN模锻机安装过程中的辅助结构,在考虑工装桁架C形板安装细节的基础上,应用Ansys软件对工装桁架在C形板安装过程中的力学行为进行有限元分析,计算工装桁架结构在C形板安装过程中的最大应力和最大位移,求出桁架结构的临界失稳载荷,为今后大型设备的辅助安装提供参考。     

欧拉压杆超低频水平隔振系统

研制一种新型超低频水平隔振系统，该系统采用细长压杆作为水平隔振弹簧。通过对一端固定，一端自由的细长压杆在纵横载荷联合作用下的力学特性进行分析，得出当压杆承受的纵向载荷达到临界载荷时，其横向刚度趋于零，从而可以获得极低的固有频率，实现水平方向的超低频宽频带隔振。