矩形钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能的解析分析

本文对矩形钢管混凝土轴压柱钢管壁的局部屈曲性能进行了理论分析研究，用能量法计算了在均匀压力作用下管壁的局部屈曲临界应力，得到了矩形钢管混凝土钢管板件的局部屈曲系数k=10.67。     

带加劲环埋藏式压力钢管的抗外压稳定性分析

水电站压力钢管作为一种薄壳结构,在承受外压时易发生压屈而失稳,成为某些水电站压力管道钢衬设计的控制因素.目前规范采用明管抗外压的米赛斯公式计算埋藏式加劲环压力钢管的临界外压,将外包混凝土衬砌对管壁的径向约束作用作为安全储备,安全系数略予降低.为量化这种必然使钢管临界外压增大的混凝土衬砌径向约束作用,首先利用非线性屈曲分析按明管定量分析加劲环式压力钢管的临界外压,进而再通过在外包混凝土衬砌和钢衬间设置接触单元考虑混凝土衬砌对管壁的径向约束作用,按埋管分析加劲环式压力钢管的临界外压,然后与按米赛斯公式和赖华金等所推导的公式计算的临界外压进行对比.表明即使混凝土衬砌和钢管间有均匀分布的缝隙,外包混凝土衬砌的径向约束作用也会使环间管壁的临界屈曲外压明显提高,提高幅度可高达50%以上.     

轴压下大型薄壁圆柱壳的稳定性研究

承受轴向和周边径向压力的大型薄壁钢柱壳结构的稳定性分析是一个十分复杂的问题.根据理想壳体结构的屈曲平衡方程得出的临界应力,结合德国和我国的设计规范,通过有限单元法研究了初始缺陷、环向加劲肋间距、大开孔对薄壁圆柱壳稳定性的影响.结果表明:初始缺陷可使薄壁柱壳的极限屈曲应力降低至理想壳体临界应力的1/4以下;环向加劲肋间距的减小能够使得壳体极限屈曲应力显著增加,进而大大地提高了壳体的轴向承载力;大开孔的存在严重削弱了壳体的整体稳定性.上述结论对于薄壁柱壳的稳定性分析具有一定的理论意义和实用价值.     

径向热应力对离合器摩擦对偶钢片变形的影响

建立了径向热应力作用下摩擦对偶钢片各阶临界屈曲应力计算模型,应用临界屈曲应力计算模型定量分析了厚度、径向温差等参数对摩擦对偶钢片临界屈曲应力的影响,并通过离合器台架实验验证了模型的正确性。结果表明:径向温度梯度产生的径向热应力会导致摩擦对偶钢片屈曲变形;摩擦对偶钢片不同屈曲阶数对应的临界屈曲应力不同,低阶屈曲对应临界屈曲应力较小;不同边界约束条件对应的临界屈曲应力不同,外径简支边界条件对应临界屈曲应力较小,即相同厚度摩擦对偶钢片,外齿摩擦对偶钢片较内齿摩擦对偶钢片更容易发生屈曲;通过增加摩擦对偶钢片厚度可明显提高其抗屈曲变形的能力,内、外径简支条件下2mm厚的摩擦对偶钢片厚度同时增加1mm,抗屈曲变形能力可分别提高125.4%和125.9%。     

井筒中钻柱系统非线性螺旋屈曲稳定性分析

针对钻井过程中钻柱工作载荷或钻压超过某一临界值导致钻柱失稳现象,建立了钻柱非线性稳定性问题的分析模型,用数值分析的方法对整个钻柱系统的非线性屈曲过程进行了有限元仿真分析,解释了钻柱的失稳机理以及钻柱自重、钻压、转速、扭矩和井斜角等因素对钻柱屈曲的影响规律,研究了钻柱在井筒中发生屈曲时的位移、受力状况和各种工况下的失稳临界载荷.结果表明,在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,呈非线性变化;临界载荷随扭矩的增大而减小,井斜角较大时临界载荷减小的幅度较小.对钻柱在井筒中的非线性屈曲行为研究和钻具组合设计的优化具有一定的参考价值.     

功能梯度材料圆（环）板的屈曲分析

基于经典板理论，推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程．假设功能梯度材料性质沿板厚度方向按成分含量百分比的幂指数形式连续变化，用打靶法求解所得方程，得到了功能梯度材料圆(环)板的临界屈曲载荷，并分析了材料的梯度性质、内外半径比以及边界条件对板临界载荷的影响．     

某输流管道两种管壁应力作用下的屈曲分析

压力管道在航空、航天、机械工程、工业与民用建筑领域以及其他领域有着广泛的应用,失稳屈曲是其主要失效形式之一。首先将复杂的流固耦合问题简化为2种管壁应力作用下的管道屈曲问题。这2种应力是指:垂直于管壁的压应力和平行于管壁的切应力。其次,采用有限元方法分析了压力管道工作状态和非工作状态的屈曲性能。通过求解和分析,得出以下主要结论:第一,切应力不变,随着压应力的增大特征值屈曲临界载荷增大,而非线性屈曲临界载荷减小。第二,压应力不变,切应力与轴向压力方向相同时,随着切应力绝对值增大,屈曲临界载荷减小;切应力与轴向压力方向相反时,随着切应力绝对值增大,屈曲临界载荷增大。     

管件外压成形的数值模拟及屈曲特征分析

对采用液体介质在管坯外部施加压力,使坯料横截面缩小并成形到置于其内部的芯模上的外压成形方法进行了有限元数值模拟研究.分析了影响管件屈曲变形特征和成形过程的主要因素.研究表明:随着管坯长度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力降低;随着管坯厚度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力升高;带有一定不圆缺陷的管坯的临界屈曲压力与理想管坯相比降低很多,但在成形后期对壁厚和成形效果无明显影响.     

黏土中考虑土体卸荷效应的后注浆压密模型

为研究黏土中考虑土体卸荷条件下后注浆的压密效应,基于球孔扩张理论并通过土体弹性模量折减值来考虑不同卸荷程度的影响,建立考虑土体卸荷效应影响的压密注浆模型,计算不同卸荷程度下压密注浆极限注浆压力、浆体扩张率、塑性区扩张率、径向和环向应力以及径向位移沿径向的分布关系.结果表明:压密注浆极限注浆压力以及塑性区半径随浆体扩散半径增长的速率均随土体卸荷比的增大而非线性减小;同一注浆压力下,当卸荷比小于0.8时,土体卸荷程度不同对土体内部径向应力、环向应力以及径向位移沿径向分布不产生显著影响,当卸荷比大于0.8时,注浆体周围同一位置处的土体径向应力、环向应力以及径向位移显著高于卸荷比小于0.8时的情况;同一注浆量下,相同位置处的土体径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力和稳定径向应力对应的径向距离均随卸荷程度的增大而减小,但是土体径向位移分布不受卸荷程度改变的影响;同一卸荷比下,相同位置处的径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力、稳定径向应力以及稳定径向位移对应的径向距离均随注浆量的增大而增大;最小环向应力值不受卸荷程度和注浆量改变的影响.     

多层不等厚组合圆柱壳屈曲数值模拟分析

针对大型立式组合圆柱壳结构的几何特征,采用数值模拟方法分析了多层不等厚特征因素对圆柱壳屈曲临界载荷的影响.提出多层不等厚可看成是圆柱壳壳壁上的几何缺陷,在一定程度上会减弱经典圆柱壳的屈曲临界应力水平.建立数个多层不等厚组合圆柱壳的屈曲分析有限元（FEA）模型,初步分析了不同载荷工况下多层组合圆柱壳的屈曲行为,得到相应的屈曲失稳临界载荷,验证了环向应力对组合圆柱壳屈曲的影响规律.结果表明,多层不等厚特征因素可明显降低经典圆柱壳的屈曲临界载荷,其中层数和相邻圆柱壳壁厚差值对屈曲临界载荷的影响最大.     

深厚冲积层中冻结井外壁钢筋应力的实测研究

介绍龙固副井冻结井外壁钢筋应力的测试方案，分析温度及约束作用对钢筋计测值的影响和不同方向配筋的应力测值变化规律．结果表明：受水化热高温的影响，外壁钢筋首先经历压应力急剧增长阶段，而后竖向及径向钢筋压应力随着井壁降温而逐渐减小，最终处于拉应力或低水平的压应力状态，而环向钢筋则始终处于压应力状态；环向钢筋的应力主要受冻结压力控制，而竖向及径向钢筋的应力主要受温度影响；鉴于深厚冲积层冻结压力增长迅速，外壁竖向钢筋可按承担3d内施工的井壁段自重，取15m高度的井壁段进行设计，从而有效地减少竖向钢筋的配筋率；而环向钢筋应尽号靠近鼻壁内侧配置，以提高井壁的水平承载力。     

拉压性能不同材料全量型本构关系及其应用

将经典全量理论进行了推广，考察了应力状态及塑性体积变形对拉压性能不同材料塑性行为的影响。计算了环板的应力分布。结果表明。材料的拉压性能不同，对环板的环向应力影响较大，因此，不能将拉压性能不同的材料简化成体积不可压缩的理想材料。     

钢管填充混凝土后弹性与弹塑性屈曲分析

采用有限条法分析了方钢管填充混凝土后的弹性及弹塑性屈曲性能,考虑了钢板受均匀压应力作用和应力梯度变化两种工况,计算了钢板的临界屈曲应力,分析了残余应力对临界屈曲应力的影响.结果表明:当截面相对宽厚比低于30时,钢管内部填充混凝土并不能提高钢管的屈曲承载力;截面宽厚比超过30以后,随着截面宽厚比的增加,钢管内部填充混凝土后对钢管承载力的提高幅度越来越大,承载力提高幅度最大为空钢管承载力的2.58倍;并能有效提高钢板的抗弯屈曲承载力;残余应力的存在使得钢板在弹性和弹塑性阶段的屈曲承载力降低,残余应力越大,临界屈曲应力越低.     

残余应力对卷边槽钢局部相关屈曲的影响

用有限条法对受压和受弯的卷边槽钢进行了弹性相关屈曲分析，在此基础上进一步分析了残余应力对卷边槽钢相关屈曲的影响，并提出了考虑残余应力时计算受压和受弯的卷边槽钢临界应力的建议公式     

焊接对大型石油储罐象足屈曲的影响规律

为了研究大型石油储罐在地震载荷作用下发生象足屈曲时的临界载荷与理论计算值之间的差异成因,采用数值模拟方法分析大型石油储罐纵环焊缝、焊接次序等因素对象足屈曲临界载荷的影响. 提出焊接残余变形可以看作圆柱壳壁上的初始几何缺陷,在一定程度上会减小大型油罐的象足屈曲临界载荷.利用固有应变有限元法建立考虑焊接残余应力及变形的大型油罐象足屈曲准静态计算模型,分析焊缝有无、焊缝类型、焊接残余应力和变形、焊接次序对油罐象足屈曲的影响. 结果表明,焊缝的存在都在不同程度上降低了油罐的象足屈曲临界载荷;在相同的固有应变下,油罐象足屈曲临界载荷降低的程度与焊缝的类型有关;焊接残余应力和变形越大,象足屈曲临界载荷越低,焊接次序对油罐的象足屈曲临界载荷影响不大;焊接产生的残余应力及变形的存在使得油罐罐壁发生象足屈曲处的位置有了一定程度的提高．     

轴向运动功能梯度材料板的自由振动与屈曲特性

为了解轴向运动功能梯度材料薄板的自由振动与屈曲特性,基于复合材料薄板理论推导出轴向运动功能梯度材料薄板的运动方程,用Galerkin法寻求不同边界条件下运动方程的级数解,计算其自振频率、临界屈曲速度和临界屈曲荷载,并通过数值算例分析了轴向速度、材料组分指数、面内力和边界条件等因素对轴向运动功能梯度材料板自振频率、临界屈曲速度和临界屈曲荷载的影响。结果表明:自振频率和临界屈曲速度随面内拉力的增大而增大,随面内压力和组分指数的增大而减小;板的自振频率随轴向运动速度的增大而减小,而临界屈曲荷载则随轴向速度的增大而增大;边界条件对板的临界屈曲速度和临界屈曲荷载会产生明显影响。     

低温环境下栓钉环焊缝焊接残余应力场数值模拟

为了研究低温环境对栓钉焊接残余应力分布规律的影响,通过ABAQUS建立栓钉模型进行数值模拟,考虑了5个不同的温度进行有限元热-固耦合分析。结果表明：Mises应力、径向残余应力最大值均位于焊缝附近10 mm处,随着距离的增加迅速衰减;环向残余应力在焊缝附近为残余拉应力,远离焊缝处为残余压应力,最大值位于焊缝中心;低温会提高焊接残余应力,Mises应力集中表现在焊缝中心,环向残余应力集中表现在焊缝附近,径向残余应力在焊缝中心及焊缝附近均有所增加。低温对提高焊接残余拉应力影响明显,对残余压应力影响不大。     

圆板的热后屈曲分析

用Ｒｉｔｚ法对各向同性圆板在周边转动弹性约束下的热后屈曲进行了研究。挠度试函数用Ｌｅｇｅｎｄｒｅ多项式构成，径向位移则由所设抗度用精确的微分方程求出。与ＦＥＭ结果比较可以看出：该方法用于圆板热后屈曲分析，精度高、收敛快，有关结果可供设计圆板参考。     

钢筋混凝土圆形浅仓仓顶结构优化设计研究

以顺德粮食产业园项目为背景,对圆形浅仓仓顶结构进行了优化设计研究。通过理论计算和数值模拟两种计算方法,对锥形壳体壳壁在不同倾角下的结构内力进行了系统研究和对比分析。研究结果表明:锥形壳体环向力上部为压应力下部为拉应力,径向力为压应力,理论计算方法的环向力计算结果与实际不符,建议修正相关理论计算方法;随着倾角的减小,环向力、径向力增大且变化速率加快,综合考虑结构受力、施工和使用情况,以将倾角控制在18°~25°为宜;壳体下部环向受拉区及外环梁需按计算配置受拉钢筋。研究结果对RC圆形浅仓仓顶结构优化设计有所裨益。     

厚壁圆筒在动载荷作用下的应力分析

应用应力波理论，采用围道积分的方法，对受均匀内压的圆柱形空腔的应力进行分析，得到在圆孔中作用一个突加载荷时平面问题的解。再根据火炮内膛压力的变化，拟合成动态载荷的曲线方程，由应力波在炮管中的传播以及在内外管壁的反射的理论，通过计算机的优化计算，获得了径向应力和环向应力沿管壁的分布，并对厚壁圆筒在动态载荷下的应力分析作一些说明。