薄壁箱梁在保向力作用下的弯扭屈曲

薄壁杆件弯扭屈曲计算是薄壁结构设计中的一个重要内容.本文针对高宽比较大的简支薄壁箱梁,考虑弯扭屈曲变形中腹板的受力特征,将腹板由剪力滞导致的翘曲位移假设为三次抛物线规律分布函数,利用能量变分原理推导出薄壁箱梁在保向力作用下的弯扭屈曲控制微分方程,根据伽辽金法予以求解,得到了简支薄壁箱梁弯扭屈曲的临界荷载和临界荷载系数.通过分析表明,扇形惯性矩对临界荷载影响很小;荷载沿梁高方向的作用位置、翼缘宽度、腹板高度和梁跨度是影响临界荷载系数的主要因素;剪力滞效应的影响程度对跨度和腹板高度的变化较为敏感.     

Peirce机织物几何结构模型的探讨

织物几何结构就是纱线在织物内部的屈曲状态,它影响织物的外观效应和物理机械性能,必须精确计算.在被普遍使用的Peirce机织物几何结构模型中,暗含如下假设:1织物中经纬纱屈曲波高无论怎样变化,其和均等于经纬纱理论直径之和乘以压扁系数;2同一浮长覆盖下的纱线中心在同一水平面上,屈曲波高仅与织物密度和织造缩率有关.从两个方面对此进行验证,一是以经典教材多块织物样品为例,用Peirce公式计算结果评估自身的精确性;二是用Nedgraphics纹织系统设计同一经纬密度的各种结构的机织物,在电子提花机上织造后利用Keyence 3D共聚焦显微镜对织物正反面进行非破坏性测量,得到不同浮长织物的屈曲波高并进行分析.结果表明,Peirce机织物的几何结构模型存在不足,需进一步改进.     

多跨系杆拱桥极限承载力影响因素

为求得多跨系杆拱桥的稳定系数和安全储备,建立了多跨系杆拱桥的空间有限元模型.通过特征值屈曲分析,得到了成桥状态各工况的稳定系数,并分析了横撑刚度和数量对稳定系数的影响.考虑材料非线性和几何非线性的极限承载力分析,得到了成桥状态的活载稳定系数和恒载稳定系数,并分析了风荷载、温度作用、荷载布置和初始缺陷对稳定系数的影响.分析结果表明,特征值屈曲分析可以提供结构极限承载力的合理估计,横撑刚度对结构稳定系数的影响较横撑数量的影响要大;极限承载力分析过程中主拱四分点部位和跨中部位首先进入塑性状态,静风荷载对结构稳定系数的影响较温度作用和初始缺陷的影响要大.     

椭圆开孔层合板剪切屈曲仿真预报

为预测不同纤维角度铺层复合材料层合板在中心不同椭圆尺寸开孔下剪切承载能力,利用有限元软件包进行仿真分析.通过改变纤维角度铺层方式和开孔几何参数,得到层合板屈曲载荷变化规律.结果表明(0/90)4和(-45/45)4层合板屈曲特征值随椭圆偏轴角θ=45°对称分布,(-15/75)4和(-30/60)4随θ=45°反对称分布,这主要由于其纤维铺层角度与载荷矢量方向成对称和反对称分布.此外,仿真得到最优椭圆开孔偏轴角度θ为0°,其剪切屈曲特征值随不同椭圆尺寸(c/a=0.1,0.2,0.3)增大而线性减小等规律,这是因为c/a增大扩大了椭圆开孔面积,从而减小了层合板的承载能力.本文最后采用四杆夹具结构进行对角拉伸进行静态加载实验,仿真计算结果和实验屈曲临界值吻合.     

大型风力发电叶片变形的摄像测量方法研究

将摄像测量方法应用于大型风力发电叶片力学实验的变形测量中.叶片在发生大幅度整体变形的同时发生微小的屈曲变形,这给测量带来了很多问题,为此提出并联式组网测量的方法.固定像机大视场远距离交会测量整体变形;相对固定的立体像机小视场近距离交会测量叶片上每个长约3m的局部段的屈曲变形,并且跟随叶片上待测量区域移动.所有像机并联式组网,同步触发.测量过程中的关键技术还有像机标定和畸变校正、格网点和黑白标志块的高精度半自动提取、坐标系的统一等.实验结果表明:整体变形的测量精度优于0.5mm,屈曲变形中网格点三维坐标的测量精度优于0.1mm;系统搭建相对简便、测量内容丰富、范围广、精度高、且能供事后处理和分析.     

圆柱壳限制失稳的实验研究

采用高分子高弹性材料Mylar薄膜制作衬壳,其外侧的刚性限制为钢制圆柱筒壳,两端用加强环压紧以模拟边界条件。用气压加载模拟圆柱壳受周向均匀压力,观察衬壳的屈曲过程,同时测量衬壳的临界载荷。实验测量结果与有限元计算的结果符合较好。另外还通过人为制造不同初始缺陷和变换不同壳体长度,研究了限制失稳临界载荷与初始缺陷及不同长度的关系。结果表明圆柱薄衬壳受侧向外压的限制失稳临界载荷比自由失稳临界载荷有很大提高。     

轴心受压CFRP—铝合金组合管弹塑性屈曲性能分析

CFRP管具有轻质高强的特点,适合于建造大跨度空间网格结构,但其破坏呈脆性,且以节点连接破坏为主,不能充分发挥CFRP材料的优点,为此建议将CFRP与铝合金组合形成CFRP-铝合金组合管来改善其受力性能和构件连接性能。首先对CFRP-铝合金组合长管进行了轴心受压稳定试验研究,得到其基本受力性能与破坏模式。利用有限元方法对组合管的特征值屈曲进行分析,研究不同CFRP铺层角度、厚度和顺序的影响。根据特征值屈曲的分析结果,引入初始几何缺陷,对组合管进行了弹塑性屈曲分析,并将分析结果与试验结果进行了对比,确定了有限元分析模型的合理性,进一步研究了不同长细比、铺层角度和厚度对组合管弹塑性稳定性能的影响机理。最后基于试验结果与数值分析结果,通过修正Perry稳定计算公式,得到了CFRP-铝合金组合长管屈曲荷载的计算公式。     

热过屈曲正交异性圆(环)板的自由振动响应

基于vonKármán薄板几何非线性理论,建立了以中面位移为基本未知量的加热极正交异性圆板轴对称大挠度动力学控制方程。然后,将控制方程的响应分解为热过屈曲静态解和振动解两部分,并在小振幅振动假设下得到了板在热过屈曲静平衡构形附近自由振动的线性微分方程。最后,采用打靶法获得了板在热过屈曲前后的固有频率与升温参数之间的特征关系曲线。结果表明,周边面内约束板的前两阶固有频率在热屈曲前随着温度升高而降低,而一旦板进入过屈曲平衡状态,前两阶频率都随着升温而单调增加。     

组合壳屈曲和后屈曲分析

讨论组合壳屈曲和后屈曲分析中有关两壳交线上节点广义位移的转移矩陈和刚度矩陈修改等问题，给出具体的转换矩陈，并用它分析计算了断面为Ｌ型，Ｚ型和Ｈ型三种壳体结构。     

单层甲板屈曲时船体极限弯矩统计特征值的计算

传统的求单层板架临界应力的方法只能处理一些对称形式的板架，用有限地克服了这一局限，可以求解任意形式平面单层板架的临界应力，算例的比较和分析表明这种做法是合理可行的，以此为基础，按Ｒｏｓｅｎｂｌｕｅｔｈ法进行一些计算了体极限弯矩的统计值，并且分析了多个基本随机变量单独变异和共同变异对极经矩统计值的影响。