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柱壳结构非线性稳定性分析

以薄壁柱壳为例,根据能量原理推导其线性屈曲荷载,并采用折减的方法  (本文共2页) 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

金属及复合材料薄壁结构非线性数值计算技术研究

高强度合金及复合材料的薄壁结构因具有较高的结构承载效率而广泛应用于航空、航天、航海、汽车等工程领域,薄壁结构的典型设计特征在于计及极限载荷作用下的大位移及大转动引起的几何非线性效应。对薄壁结构进行非线性有限元分析,不仅可以降低结构实验成本、避免实验的盲目性,还可更好地理解外载作用下结构的变形行为及内力变化规律以设计出更安全高效的结构。虽然非线性有限元技术的发展已趋于成熟,但当前商用有限元软件并不能完全满足工程分析高效、精确的要求,因此开展薄壁结构的非线性有限元计算技术的研究具有重要的工程实用价值及学术研究意义。薄壁结构主要以梁、板壳及其组合结构形式出现,在极限载荷作用下一般发生大的位移及大的转动但内部应变较小,除较厚金属薄壁结构可能发生塑性变形外,一般在较大屈曲变形时材料仍处于弹性状态。共旋列式的非线性有限元数值算法可直接将几何线性的有限单元扩展用于大位移、大转动但小应变的非线性响应的分析,且在局部坐标系下可直接采用小变形的材料...  (本文共187页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
东南大学

薄壁加筋结构后屈曲分析方法研究

由于具备较高的比强度和比刚度,薄壁加筋结构在航空航天工程中取得了的广泛应用。相应地,轴向压缩载荷作用下薄壁加筋壳体结构的稳定性设计成为航空航天结构强度设计的关键问题。同时,针对加筋柱壳结构轻量化设计,迫切需要适合结构优化的快速高效后屈曲数值分析方法。本文针对加筋柱壳结构进行后屈曲分析方法研究,具体而言,本文开展的研究工作及成果包括:(1)从理论上比较研究了目前分析后屈曲问题三种常用的数值方法:隐式弧长法、隐式动力学、显式动力学,通过有限元开展了轴压薄壁柱壳结构后屈曲行为研究,以计算精度和计算效率为依据对上述方法进行了评估。(2)基于圆柱薄壳结构轴压失稳呈现出多模态屈曲的特点,提出耦合缺陷模态法引入初始几何缺陷,通过对圆柱壳分别施加不同屈曲模态找到最不利缺陷分布形式,给出了简单的耦合作用公式,并通过有限元验证了耦合缺陷模态法的可靠性。(3)基于有限元采用非线性显式动力学分析方法开展了轴压作用下薄壁加筋圆柱壳结构的后屈曲分析,比较研...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

板壳非线性有限元稳定性分析

随着复合材料在工业领域的广泛应用,复合材料板壳结构的稳定性特性,包括屈曲和后屈曲特性,成为设计人员十分关注的一个问题。为此,本文采用商用有限元软件NASTRAN对复合材料板壳结构的稳定性进行了分析。首先,为了验证有限元模型和分析过程的正确性,分析了矩形薄板在受到面内均匀和线性分布载荷作用下的稳定性问题,并与《飞机设计手册》中的结果进行了比较,发现了《手册》中个别情况的数据不够精确,给出了正确结果;还分析了双向加载复合材料加筋薄板稳定性问题,与已有的结果相比较,讨论了误差原因。其次,分析了三种典型边界条件下多种边长比矩形薄板在受到面内非均匀载荷作用下的稳定性问题,引入了当量载荷因子并给出了相应的公式以方便设计者的使用。然后,分析了球壳、柱壳和加筋柱壳的非线性稳定性问题,给出了屈曲和后屈曲全过程,并与现有的文献结果相比较,再次验证了有限元模型和分析壳的非线性稳定性过程的正确性。第四,在此基础上分析了某复合材料加筋双曲率壳非线性稳定性...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国舰船研究院
中国舰船研究院

深海耐压结构型式及稳定性研究

圆柱形和球形耐压壳是最重要的深海耐压结构型式。随着工作深度的增加,对耐压结构的强度与稳定性的要求就越高,合理选用不同强度等级的高强度钢或比强度高的钛合金和合理耐压结构型式是提高深海耐压结构强度和稳定性的主要途径。随着材料屈服强度的提高,结构对缺陷的敏感性则会增加,开展初始挠度对高强度钢耐压壳结构屈曲临界压力的影响研究就显得非常必要。针对深海耐压结构特点,开展深海耐压圆柱壳结构型式和加强方式研究,并在保证耐压结构安全可靠的前提下,进行耐压结构参数优化设计,对于减轻耐压圆柱壳结构自重,提高耐压壳结构设计质量和设计合理性具有重要意义。论文围绕深海耐压圆柱壳结构型式与稳定性开展研究,取得了以下一些主要研究成果:(1)提出了具有初始挠度的耐压圆柱壳结构稳定性计算的有限元建模方法,数值仿真结果和模型试验结果相吻合。根据系列计算结果,给出了初始挠度幅值对肋间壳板弹塑性失稳临界压力的影响范围,适当放宽初始挠度的幅值,对耐压圆柱壳结构失稳临界压力...  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

复合材料双曲率壳屈曲和后屈曲的非线性有限元研究

性能优越的先进复合材料在飞机结构上得到越来越广泛的应用,从机翼、尾翼等局部结构发展到整个机身。双曲率壳体是机身上重要的结构形式,其典型的失效方式是发生屈曲。许多情况下,发生屈曲后的结构不会立即破坏,仍有一定的后屈曲承载能力,设计中往往需要合理利用。因此,复合材料双曲率壳的屈曲和后屈曲研究成为一个亟待解决的问题。本文基于ABAQUS平台,采用考虑几何非线性的有限元法研究复合材料双曲率壳、双曲加筋壳的屈曲和后屈曲行为。首先,建立复合材料双曲率壳的有限元模型,研究其在横向集中及均布载荷作用下的屈曲和后屈曲,给出平衡路径,并用Tsai—Wu失效准则预报第一层破坏,讨论了壳体曲率、厚度及铺层对前后屈曲行为的影响。其次,将基于Tsai—Wu理论的渐进破坏模型引入到非线性有限元计算中,数值模拟横向集中载荷作用下的复合材料柱壳、双曲率壳的屈曲和后屈曲,给出前后屈曲路径及破坏过程。柱壳算例利用弹簧元模拟边界条件,有限元计算结果和试验数据吻合良好,...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>