钢衬壳弹性和塑性热屈曲问题的理论与实验研究

钢衬壳弹性和塑性热屈曲问题的理论与实验研究

丁红丽[1]1996年在《钢衬壳弹性和塑性热屈曲问题的理论与实验研究》文中研究说明本文利用Koiter的初始后屈曲理论研究了三种钢衬壳模型:四点铆固钢衬壳、四边固支钢衬壳和五点铆固钢衬壳在完善和有初始缺陷情形下的弹性热屈曲和后屈曲性态。给出了用挠度和温度载荷表示的钢衬壳的后屈曲平衡路径、屈曲临界载荷表达式,证明了钢衬壳后屈曲的稳定性。 推导了考虑温度影响的以应力函数F和挠度函数W为变量的扁壳大挠度广义变分原理,在此基础上用非线性大挠度法得出了钢衬壳的后屈曲平衡路径。 基于Hill的分叉屈曲准则导出钢衬板的塑性分叉载荷控制方程。 模拟200MW核电站安全壳中的钢衬壳的工况条件,进行了钢衬壳热屈曲实验研究,实验值与理论值比较吻合较好。 本文研究结果对安全壳的设计有指导意义。

丁红丽, 范钦珊, 徐秉业[2]1997年在《点铆固钢衬壳的热后屈曲线性分析》文中提出基于用应力函数F和挠度函数W表示的钢衬壳后屈曲非线性控制方程,假设位移函数W的屈曲模态,用Galerkin方法导出带有参数T的非线性方程组,采用伪弧长法追踪钢衬壳的后屈曲平衡路径。具体计算了四点铆固钢衬壳模型在完善和有初始缺陷情形下的后屈曲性态。结果表明:钢衬壳具有屈曲跳跃性和后屈曲稳定性的性态;极值屈曲临界载荷对钢衬壳的初始缺陷是敏感的,并给出了敏感度。给出了铆钉布局对屈曲临界载荷的影响。研究结果对实际工程中安全壳的设计有参考价值。

郭英涛, 任文敏[3]2004年在《关于限制失稳的研究进展》文中指出限制失稳是指构件失稳时其屈曲变形不能自由发展而受到某种限制性约束的失稳,有时又称单向失稳、接触失稳、约束失稳.这类问题在工业中有大量应用,也是固体力学中的一个经典问题.最常见的实例如应用于地下管道、隧道、压力容器、核反应堆安全壳中的薄衬壳,当薄衬壳发生屈曲时,由于受到外壁的约束,其屈曲行为和一般的壳体屈曲行为不同,这就需要我们发展新的研究方法.另外如受钻井套管横向约束的钻柱的屈曲,复合材料的分层屈曲,电子元器件中的镀层屈曲等也属于限制失稳的范畴.限制失稳问题因其涉及接触问题、单向屈曲、非保守问题等而显得十分复杂,一直没有得到很好的解决.从近年来文献看,限制失稳的研究多集中在压杆、圆环的研究,板、壳的研究相对较少.本文首先简单介绍了限制失稳的一般概念,指出存在的限制约束对结构屈曲特性的影响.然后分别介绍了对于杆、环、板、壳的受限制失稳的研究进展.最后提出了需要进一步深入研究的问题.

赵国[4]2013年在《薄壁圆柱壳的限制失稳研究》文中研究指明限制失稳是指构件失稳时其屈曲变形受到约束而不能自由发展的失稳。与自由失稳相比,限制性失稳过程中结构的特性会发生改变,经典意义上的分叉曲线会被修改。同时由于约束的存在引入了接触、非保守、摩擦等非线性问题,使其研究变得十分复杂。本文在对圆柱壳限制失稳的研究进展进行综述的基础上,应用最小势能原理对圆柱形衬壳在均匀外压作用下的屈曲控制方程进行了推导;根据衬壳相应的边界条件和限制条件,采用伽辽金法对圆柱形衬壳的临界屈曲问题进行了求解;通过引入波长缩短比例因子,研究了衬壳与外围设备壁面之间的接触对衬壳临界压力的影响。结果表明,在不考虑衬壳与外围设备壁面的接触而只是将衬壳的屈曲位移限制在外围设备空腔内部的情况下,相比于衬壳自由失稳,其限制失稳的临界压力在本文所选模型尺寸范围内提高了36%左右。而考虑衬壳与外围设备壁面的接触后,衬壳失稳环向波长比其自由失稳时的环向波长短,当波长缩短至自由失稳波长的一半时,衬壳限制失稳的临界压力可达自由失稳临界压力的3倍。通过建立圆柱壳与空腔的三维有限元模型,应用ANSYS研究了圆柱壳受到空腔约束时的失稳情况。结果表明约束使圆柱壳失稳的临界压力有很大提高,但提高的程度与圆柱壳和空腔之间存在的间隙有关,间隙越大,圆柱壳失稳的临界压力越低。采用非线性屈曲分析技术对外套卡箍薄壁圆柱壳的失稳进行了研究。探讨了卡箍的位置、数目和宽度以及两卡箍之间的距离对圆柱壳临界压力的影响。研究发现,卡箍所在圆柱壳上的位置对圆柱壳失稳的临界压力影响较大,当卡箍置于圆柱壳正中间的时候其失稳临界压力最高;而随着卡箍数目与卡箍宽度的增加,圆柱壳的临界压力也相应增加;当两卡箍之间的距离与圆柱壳的外径比为20时,卡箍对圆柱壳失稳的临界压力已基本没有影响。

参考文献:

[1]. 钢衬壳弹性和塑性热屈曲问题的理论与实验研究[D]. 丁红丽. 清华大学. 1996

[2]. 点铆固钢衬壳的热后屈曲线性分析[J]. 丁红丽, 范钦珊, 徐秉业. 清华大学学报(自然科学版). 1997

[3]. 关于限制失稳的研究进展[J]. 郭英涛, 任文敏. 力学进展. 2004

[4]. 薄壁圆柱壳的限制失稳研究[D]. 赵国. 福州大学. 2013

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