均布外压作用下蛋形仿生封头屈曲特性

发布时间：2022-01-02 08:13

　　本文深入研究了304不锈钢制蛋形封头在均布外压作用下的屈曲特性。设计了一种蛋形仿生封头,采用冲压成型技术,制作了5个底部直径160 mm、高121 mm的试验模型;在此基础上,对各模型进行轮廓扫描、超声测厚以及静水压力测试,研究其屈曲载荷和失稳模式;根据扫描和测厚结果,对试验封头进行非线性屈曲数值分析,与试验结果吻合良好。此外,对比分析了蛋形封头和球形封头屈曲特性,表明蛋形封头具有良好的抗压能力,对材料塑性和形状缺陷的敏感性低。 

【文章来源】：船舶力学. 2020,24(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

蛋形封头结构示意及其主曲率半径

图2为5个蛋形封头外轮廓形状与理想模型的局部曲率半径偏差。可见，由于焊接变形，基圆附近存在较大的局部偏差。与此同时，由于冲压回弹，每个封头顶端均出现负偏差。总体来说，试验模型和理想模型之间吻合良好，且试验封头的形状具有良好一致性。图3为每个蛋形封头壁厚沿着轴线方向的变化，其中最小值、最大值和平均值是根据纬线方向厚度测量结果获取。可见，纬向厚度变化很小，厚度呈现轴对称分布；经向厚度变化很大，均沿着轴线方向递减，变化范围为0.90-1.54 mm，这是由冷冲压工艺本身造成的。总体来说，每个试验模型之间的差异较小，表明了厚度分布的一致性。

图3为每个蛋形封头壁厚沿着轴线方向的变化，其中最小值、最大值和平均值是根据纬线方向厚度测量结果获取。可见，纬向厚度变化很小，厚度呈现轴对称分布；经向厚度变化很大，均沿着轴线方向递减，变化范围为0.90-1.54 mm，这是由冷冲压工艺本身造成的。总体来说，每个试验模型之间的差异较小，表明了厚度分布的一致性。表2和图4分别给出了蛋形封头的实验屈曲载荷和最终失稳模式。试验屈曲载荷ptest为6.93-7.29 MPa，波动幅度较小；这种载荷波动可能是由厚度波动、形状缺陷、材料参数波动所导致的；综合比较表2、图3和图4，失稳部位厚度波动越大，蛋形封头的屈曲载荷越小。此外，所有蛋形封头均发生局部凹坑失稳，失稳区靠近主曲率半径较大的赤道部位；这是典型的外压旋转壳典型失稳模式，如半球形、碟形、椭球形封头等[4-8]。


本文编号：3563825