加气混凝土填充薄壁圆柱形壳轴压下的屈曲分析

研究了部分填充加气混凝土对薄壁圆柱形壳屈曲性能的影响。以往的研究大多局限于100%填充或简单地选定填充混凝土的厚度。这种做法对结构设计并不适宜。为了进一步研究此问题,用瑞利-里兹逼近算法进行理论分析,并提出了能计算从0%填充到100%填充的壳的临界屈曲应力的公式。使用此公式的计算结果与文献的试验结果能良好地吻合。研究表明在薄壁圆柱形壳内填充加气混凝土能提高构件的屈曲强度。同时,提出了一个适用于工程设计的简化公式。研究表明,当加气混凝土厚度超过10%的外壁半径时,增加混凝土用量的经济性较差。     

对轴压力作用下带有椭圆形开孔的圆柱形壳体屈曲的数值和试验研究

在圆柱形壳体的设计中,开孔对于其承载能力及屈曲性能的影响非常大。采用有限元方法对具有不同尺寸开孔的薄壁钢圆柱形壳进行模拟和分析,分析了开孔的位置、长度与直径比值（L／D）和直径与厚度比值（D／t）对圆柱形壳届曲和后屈曲性能的影响。采用INSTRON 8802液压系统对一些构件进行屈曲试验,并将试验结果与数值计算结果进行对比发现,两者具有非常好的一致性。最后,基于试验和数值分析结果,提出计算这类结构屈曲荷载的公式。     

薄壁简支柱整体屈曲:基于壳模型的解析解

对薄壁柱的整体屈曲(如弯曲,纯扭转或弯扭屈曲)进行讨论,考虑柱为简支并承受均布轴心压力,且柱子的横截面为一个任意开口的薄壁横截面。对于这个问题的临界力,传统的分析方法是众所周知的。在将构件模拟成一组平板单元(或有限条单元)的基础上,考虑8个选项采用不同的方法推导出两个可供选择的公式。简要讨论了获得的临界力公式。完成了大量的数值研究,并对这些数值研究结果进行总结。     

一种基于有限元的薄壁杆件畸变屈曲分析方法

提出一种不需要假设屈曲模态变形纵向分布的薄壁构件畸变屈曲分析方法。该方法通过在ANSYS中施加约束,限定薄壁构件的屈曲模式,使之符合畸变变形特征,从而实现基于有限元的纯模态线性畸变屈曲分析。对有限元模型的约束在每个截面独立施加,且纵横向变形约束相互无关,其中纵向变形约束用以区分畸变变形和整体弯扭变形;横向变形约束用以区分畸变变形和局部变形。以轴压开口薄壁构件为例,对该方法的准确性做了对比分析,并讨论薄壁中面横向正应变对构件屈曲临界力的影响。     

冷弯薄壁方钢管长柱轴压性能试验研究

进行了3组共9个试件冷弯薄壁方钢管受压长柱的试验研究与有限元计算分析,截面尺寸均为120 mm×120 mm×2 mm,考察长细比变化时,试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及承载力等改变情况,并利用ANSYS软件进行了数值模拟计算,结果表明:1)对于轴心受压柱,在长细比λ≤36.4时,柱发生的是强度破坏,承载力较高;当长细比增大到λ≤65.5时,柱承载力降低近20%,破坏模式为整体破坏。2)有限元计算结果与试验结果较为接近,差值在12%以内,具有较高准确度。     

薄壁方钢管混凝土柱轴压承载力试验研究

通过对10个薄壁方钢管混凝土柱的轴压试验,研究了长细比、壁厚、混凝土强度三种因素对试件破坏形态、荷载-位移曲线、极限承载力及泊松比等力学指标的影响。结果显示,薄壁钢管混凝土柱试件的加载过程与普通钢管混凝土柱试件类似,总体上可分为弹性、弹塑性和下降三个阶段。本试验试件破坏均表现为核心混凝土被压碎,钢管外部出现环向屈曲带。利用有限元软件建立了薄壁钢管混凝土柱模型并验证了其有效性与可靠性,分析结果表明：当构件截面含钢率一定时,混凝土强度对钢混结构的组合效率影响十分明显,对于含钢率为0.02～0.06的薄壁构件,采用强度等级为C20～C50的混凝土能明显提高钢混结构的组合效率;对于稳定承载力,发现不同变化参数下的稳定系数均可以采用以正则长细比为自变量的单一方程来表示。参考GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》提出了薄壁方钢管混凝土柱轴压承载力的简化计算式,计算值与实测值吻合良好。     

均匀外压下的锥壳减速机试验

有关壳结构屈曲性能的研究日益增多,尤其是锥壳。然而,有关细长柱端壳体减速机的足尺模型和实际模型的屈曲性能试验研究还较缺乏。试验研究和分析3个锥壳减速机在均匀周边压力下的屈曲性能。进行有限元模拟和理论分析,比较屈曲荷载和变形模式。在研究范围内,收集足尺锥壳减速机的有关数据。     

网壳结构的屈曲分析研究(三):屈曲路线跟踪方法

根据机构理论的概念,研究了单层网壳结构的屈曲理论,根据结构屈曲的机理,提出了结构从产生几何软化而导致屈曲的观点,进而给出了屈曲路线跟踪的理论和算法.本文提出的理论和方法可供单层网壳和其他格构结构的屈曲分析参考.     

基于ANSYS的网壳结构屈曲数值分析

介绍了网壳结构的发展和特点,分析了网壳结构的计算方法,基于大型有限元软件ANSYS对单层网壳进行了屈曲分析,给出了具体结论,为工程结构设计与监测提供了理论依据。     

Reliable and accurate prediction of the experimental buckling of thin-walled cylindrical shell under an axial load

Reliable and accurate method of the experimental buckling prediction of thin-walled cylindrical shell under an eccentric load is presented. The experimental arrangement and specimens are discussed in detail, including the measurement of the geometric imperfections of the specimen's surface using a coordinate measuring machine. Different FE models, in terms of complexity, are used to simulate the experiment arrangement in an attempt to get a good agreement with the experimental buckling loads and study the effect of measured initial geometric imperfections, load eccentricity, load eccentricity position along the shell's circumferential direction and different experimental arrangement that influence the boundary conditions. It has been demonstrated that FE models with simplified rigid support conditions overestimate the prediction of the experimental buckling load even though these models included the effects of the measured initial geometric imperfections and load eccentricity. By contrast, FE models with realistically modeled support conditions achieved the best result. The average deviation −1.59% from the experimental buckling loads was achieved using the FE model simulating the mounting devices as elastic bodies and with surface-to-surface contact interaction behavior on the support. The presented work also demonstrated the strong influence of the eccentric load position along the imperfect shell's circumferential direction on the buckling of the thin-walled shell.     

真空引起的薄壁圆筒屈曲压力预测

研究均匀外压力下初始缺陷对圆柱形薄壳结构屈曲性能的影响。对缩尺薄壁圆筒的外形进行分析以测量壳体表面的几何缺陷。有限元分析时将这些初始缺陷考虑在内,并进行静态几何非线性分析。在实验室进行圆筒的倒塌试验,并将试验结果和有限元分析结果进行比较。结果表明,有限元分析能够准确预测圆筒的破坏坍塌压力和后屈曲模态。     

风荷载下均匀厚度的锚固柱状壳体的屈曲

与承受均匀外部压力作用下的柱状壳体相比,承受不均匀风压的柱状壳体表现出不同的屈曲性能。不同的长宽比下,会出现相当复杂多样的屈曲模式;线性和非线性屈曲分析的结果也会有很大的不同。相比之下,除了较短的柱体或边界条件发生变化外,在均匀外压力作用下,柱体常出现环向失稳,且受几何变化的影响很小。对风压力下厚度均匀的锚固短柱壳和长度适中的柱壳进行了广泛的研究,旨在获得筒仓和锚固贮水池设计的有用信息,以防止其在风载作用下发生屈曲。线性和非线性有限元分析结果表明,短圆筒中出现环向受压失稳模式。对长度适中的柱,截面出现呈椭圆状的前屈曲对屈曲强度有重要的影响。参考均匀外压下的传统临界值,得到风荷载下线性和非线性临界滞止压力的经验公式。简要探讨了屈服和缺陷敏感性的影响。     

基于广义梁理论的薄壁构件屈曲模态有限元分析

提出基于广义梁理论(GBT)的新方法,将各向同性薄壁构件通过壳体有限元分析方法(FEA)获得的弹性屈曲模态分解成整体、畸变和局部屈曲模态。其创新之处在于仅使用GBT截面变形模态,而非构件变形模态。该方法能够单独计算各屈曲模态,更好地了解各构件的后屈曲特性和强度曲线。根据GBT的经典假设,忽略剪切应变和横向张力。通过有限元方法得到的各模态与经典GBT计算结果一致。     

泡沫填充的薄壁圆柱壳体轴向压碎的分析模型

由于填充轻型泡沫的薄壁钢管有良好的耗能能力而被广泛地应用于工程中。当结构轴心受压时,钢管与泡沫芯之间的作用对吸收能量起到关键作用。已有理论研究的大部分对象为完全填充的钢管。本文提出了一个理论模型,用于分析部分填充的钢管的轴向对称压碎性能。采用改进的模型分析壳体,并考虑了泡沫芯的作用。由能量平衡原理得到极限压力的平均值。建议公式得到的结果与先前文献中的结果吻合。参数分析用于研究泡沫芯稳定时期的压力值(σf),以及填充的比例和壳体的径厚比对结构轴向受压性能的影响。为薄壁结构的吸能性能方面的设计提供指导。     

Numerical and experimental investigations on buckling of steel cylindrical shells with elliptical cutout subject to axial compression

The effect of cutouts on load-bearing capacity and buckling behavior of cylindrical shells is an essential consideration in their design.In this paper, simulation and analysis of thin steel cylindrical shells of various lengths and diameters with elliptical cutouts have been studied using the finite element method and the effect of cutout position and the length-to-diameter (L/D) and diameter-to-thickness (D/t) ratios on the buckling and post-buckling behavior of cylindrical shells has been investigated. For several specimens, buckling test was performed using an INSTRON 8802 servo hydraulic machine and the results of experimental tests were compared to numerical results. A very good correlation was observed between numerical simulation and experimental results. Finally, based on the experimental and numerical results, formulas are presented for finding the buckling load of these structures.     

轴向冲击下柱形壳局部和整体动力屈曲

对轴向受压冲击荷载下,柱形壳局部和整体屈曲进行研究。引进哈密尔顿系统,通过哈密尔顿二元方程,采用4对对偶变量,对系统中的基础问题进行数学描述,并归纳为临界荷载的特征值和特征解问题。通过各自的阶数对屈曲模式进行描述,将其分为两类:短波或局部屈曲以及长波或整体屈曲,得到解析与数值的解决方案并给出了一些规则。