周向波纹圆柱壳屈曲特性研究

选用有限元仿真方法,研究了在均布外压作用下,周向波纹圆柱壳的屈曲问题、以及波纹幅值对柱壳屈曲的影响。首先,设计了1个普通圆柱形耐压壳和2个周向正弦波纹柱形耐压壳,对理想柱壳进行线性屈曲分析,并观察波纹幅值对柱壳屈曲的影响规律;然后为了验证理想柱壳线性屈曲分析的可靠性,要对真实波纹柱壳进行非线性屈曲分析。理想波纹柱壳的线性屈曲分析与真实波纹柱壳的非线性屈曲分析一致表明,随着波纹幅值的增大,圆柱壳抵抗屈曲变形的能力也随之增大,并且理想波纹柱壳的线性失稳模式与真实波纹柱壳后屈曲失稳模式一致。     

变刚度圆柱壳屈曲分析及铺丝路径优化

为提高变刚度圆柱壳的抗屈曲性能,设计两种铺丝方案并运用径向基函数代理模型优化两种铺丝方案中的参数。将ABAQUS和ANSYS的计算结果进行对比,验证ABAQUS建模的可靠性;运用ABAQUS分别对外压荷载、内压荷载、外压轴压组合荷载和内压轴压组合荷载下的变刚度圆柱壳进行屈曲分析,并由MATLAB实现径向基函数代理模型优化算法,优化铺丝方案中的设计参数。结果表明:对比铺设角度线性变化的铺设方案,铺设角度非线性变化有利于提高内压轴压组合荷载下圆柱壳的抗屈曲性能;对于内压轴压组合荷载下的圆柱壳,增大参数m和n可以提高优化后的屈曲荷载;两种铺丝方案优化后的屈曲临界荷载和铺丝路径十分接近,验证了代理模型优化的准确性。径向基函数代理模型优化复杂铺丝方案中的参数是可行的,其优化结果可为纤维变角度铺丝构件提供一定的参考。     

圆柱壳开孔接管外压失稳临界压力参数化分析

外压圆柱壳开孔接管是工程中常用结构之一,研究失稳临界压力可为其结构设计提供依据。本文针对4个无量纲参数:筒体外径与有效壁厚的比值、筒体长径比、开孔率及接管与壳体有效厚度比,探究外压圆柱壳开孔接管结构失稳临界压力。运用正交试验设计方法,组合出49组不同参数的模型,采用特征值分析、几何和材料双非线性分析方法得到各分析模型的临界压力,并分析各因素对临界压力的影响。研究结果可为外压圆柱壳开孔接管结构设计提供借鉴。     

芯材增强对夹层圆柱壳屈曲性能的影响

应用有限元软件ANSYS,将表层和芯层的增强材料与芯材分开,采用8节点SOLID45实体单元,对增强型夹层圆柱壳建立物理模型,计算结构弹性屈曲的临界载荷。分析树脂量对提高点阵式及齿槽式增强圆柱壳轴向稳定性的作用,考察树脂材性、尺寸及分布等参数对屈曲载荷的影响,并将2种增强方式进行对比。结果显示:树脂柱以及树脂齿槽均可提高圆柱壳的抗屈曲性能,其中树脂材性对圆柱壳屈曲载荷的影响有限,而树脂柱和齿槽的疏密程度对圆柱壳的轴向承载能力有着明显的改进作用。总体上,齿槽式的增强效果比点阵式增强效果要好。     

基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析

介绍了基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析理论及实施过程,基于该方法并采用ANSYS Workbench软件对某带有径向大开孔接管的轴压圆柱壳进行了屈曲分析,得到了不同接管载荷作用下壳体的轴向压缩特征值,为压力容器屈曲设计提供一定参考。     

考虑制造影响的凝汽器壳体外压稳定性分析

正常工况下,凝汽器壳程在真空下操作,属于外压工况。为研究外载荷作用下凝汽器外壳的稳定性,建立了凝汽器外壳非线性屈曲分析方法,分析了结构对屈曲载荷的影响,并选择制造引起的壳体不圆度为预加缺陷,通过比较屈曲载荷等参数的变化规律,考察制造因素对外压稳定性的影响。结果表明,凝汽器外壳属于极值屈曲;进汽口结构对屈曲载荷的影响最为显著;热井结构能够在一定程度上平衡壳体两侧缺陷,弱化进汽口带来的影响,小幅提高外压稳定性;外壳的外压稳定性对不圆度的敏感性较低。     

组焊圆柱壳在轴向载荷和局部热载荷共同作用下屈曲数值研究

对大型直立设备安装过程中的现场焊接热处理过程中在轴向载荷和局部热载荷共同作用下的屈曲问题进行数值研究。研究结果表明,在焊后热处理过程中加热部位的边缘附近区域存在很大的温度梯度,导致该部位有很大的热应力。在热处理过程中焊缝部位的热应力很小,与加热部位边缘附近区域相比几乎可以忽略不计。组焊圆柱壳在轴向载荷和局部热载荷共同作用下屈曲最先发生在加热部位的边缘附近区域;热处理过程中加热部位边缘存在的局部热应力是导致组焊圆柱壳发生屈曲的关键因素。最后分析了热处理过程中几个关键参数对组焊圆柱壳,临界屈曲载荷的影响。     

复合材料开缝柱壳压缩屈曲分析与试验

通过试验测量了复合材料开缝柱壳在轴压作用下的屈曲性能,得到其发生屈曲的临界载荷和后屈曲之后的破坏载荷。建立了开缝柱壳的有限元模型,利用Hashin失效准则和特征值法分别进行静强度分析和线性屈曲分析。将有限元一阶屈曲载荷与试验屈曲载荷和静强度破坏载荷对比,有限元结果和试验结果吻合较好。试验表明,开缝柱壳在加载过程中经历了线弹性压缩、线性屈曲、后屈曲3个阶段,最终结构发生屈曲破坏。开缝周围最先发生变形,整个结构屈曲变形较复杂。结构在线性屈曲以后仍能继续承载,发生了后屈曲。研究结果表明,保持缝的长度不变,屈曲载荷随缝的宽度的增加而减小,保持缝的长和宽不变,柱壳长度改变对结构刚度几乎没有影响,增大45°铺层角度也会降低开缝柱壳的屈曲载荷。     

复合载荷下圆柱壳径向接管结构强度性能数值研究

采用有限元数值研究的方法,对4台具有不同开孔率的带径向接管圆柱壳容器在内压与接管弯矩联合作用下开孔接管区强度性能进行了分析,探讨了内压与接管弯矩联合作用下圆柱壳径向接管结构开孔接管区的弹性应力分布、变形规律和塑性极限载荷关系等。结果表明:对于内压作用下的圆柱壳径向接管结构,联合作用相同大小的接管弯矩时,横向弯矩产生的最大应力增加较纵向弯矩产生的最大应力增加显著,横向弯矩对内压圆柱壳径向接管结构更危险;相同的内压增量在开孔接管区纵向截面产生的最大弹性应力增加较横向截面最大弹性应力增加显著;联合作用一定量的内压能够缓解接管弯矩作用下圆柱壳径向接管结构的变形;内压的联合作用将降低圆柱壳径向接管结构的纵向极限弯矩,联合作用较小的内压能够增加圆柱壳径向接管结构的横向极限弯矩,但影响不显著。     

复合材料格栅结构扁球壳的外压稳定性分析

采用有限元法分析均布外压作用下复合材料扁球壳结构的屈曲和后屈曲行为,讨论了铺层顺序等对屈曲及后屈曲行为的影响,在此基础上提出扁球壳体的格栅加筋方案并进行优化设计。结果表明,该格栅加筋方案可有效提高此类结构的抗屈曲能力,可供飞机结构中复合材料后压力框等类似部件的设计参考。     

复合材料加筋壳稳定性研究

本文根据复合材料加筋壳的材料特性,获得了环肋、纵筋、斜筋和三角形网格加筋壳的广义刚度系数,从而将圆柱壳与加筋壳恶性循环 问题统一起来,并利用Donell壳体理论,推导了在外压作用下,复合材料加筋圆柱壳总体失稳的临界压力公式,可供有关工程设计师参考。     

Buckling of composite cylinders under external pressure

Experimental results from buckling tests on thin shell structures made of filament-wound glass fiber reinforced plastic are compared to values calculated with three different procedures. These procedures are: (1) a linear stability analysis for anisotropic, heterogeneous, thin, cylindrical shells, (2) a proposed design code, and (3) a national standard. Imperfection surveys in the circumferential direction were conducted and were found to be much larger than imperfections typical for metallic thin shells. All three procedures yield design pressures lower than observed buckling pressures. The analytical method and the standard are less conservative than the proposed design code and may possibly permit the fabrication of safe and more economical structures.     

差分格式的人工粘性和动力屈曲准则对复合材料层合扁球壳非线性动 …

本文研究了格式的人工粘性和动力屈曲准则对复合材料事扁球壳非线笥动力屈曲的影响。     

功能梯度复合材料圆柱壳基本理论及长壳固有振动解

本文首先在功能梯度复合材料圆柱壳基本理论上将原始三维变系数控制方程转化为特殊类型各向异性及薄膜-弯曲耦联的二维常系数方程;对相当长圆柱壳提出轴向、周向分离变量振型函数,求取满足基本微分方程的固有振动解析解,得到功能梯度圆柱壳固有频率与振型分析的一般性方法,适用于任意功能梯度分布复合材料长圆柱壳。     

应力腐蚀对玻璃钢影响的实验研究

本文提出了一种在应力腐蚀条件下测试玻璃钢蠕变性能的悬臂梁方法,通过对比实验探讨了应力腐蚀对玻璃钢蠕变性能的影响及其机理。结果表明：应力腐蚀作用使试验材料的蠕变强度、蠕变极限和蠕蛮横均减小;在应力腐蚀下,材料在不同时刻的蠕变强度的降低程度不同。     

FRP应力松弛及徐变性能的研究近展

本文阐述了FRP应力松弛、徐变性能的研究意义,总结了国内外关于应力松弛、徐变性能的最新研究成果及主要影响因素,并探讨了应力松弛和徐变的计算模型,对未来FRP长期性能研究的发展方向做出了展望。     

PEEK复合材料高温蠕变性能研究

对3种不同的聚醚醚酮( PEEK)复合材料进行高温蠕变实验研究,根据蠕变曲线和蠕变速率曲线获得了不同PEEK复合材料的抗蠕变能力,探讨了不同PEEK复合材料的蠕变机理.