含裂纹薄壁壳结构的剩余极限强度研究
发布时间：2021-05-09 03:03
随着科学技术的发展,薄壳结构被广泛应用于购物商场、海洋平台等方面。它的材料是强度高、韧性好的钢材,然而钢材在加工等过程中会产生裂纹等缺陷。在外荷载的作用下,在裂尖处产生应力集中,并出现塑性区;随着塑性区的扩展,结构将出现大范围或者全面屈服;从而降低了其极限强度。为了科学的评估裂纹出现后,结构的安全使用性能,有必要系统的的研究裂纹特征对结构的剩余极限强度的影响规律。本文基于含裂纹的薄板、加劲板等相关研究剩余极限强度的文献,以及考虑到大规模做裂纹特征对含裂纹薄壁壳结构的剩余极限强度试验的经济、时间成本,所以采用数值模拟的方法,分析裂纹特征、初始几何缺陷对裂纹结构的剩余极限强度的影响规律。结合本文的研究重心,主要完成了以下几个方面的工作:1、阐述了在薄壳结构的有限元模型上,预制裂纹时所采用的建立裂纹特征的方法;以及为了准确分析裂纹特征对含裂纹结构剩余极限强度的影响,在控制斜向裂纹长度和周向裂纹长度相等时发现的相关规律;并列出了相关裂纹特征的具体数据。2、对在轴向拉伸荷载作用下,通过考虑材料的非线性、结构的几何非线性,模拟计算了含中心穿透裂纹圆柱壳结构的剩余极限强度;分析了含裂纹结构的剩余极限...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 含裂纹结构剩余极限强度研究的意义
1.3 含裂纹结构剩余极限强度的研究方法
1.3.1 实验法
1.3.2 基于断裂力学的理论方法
1.3.3 有限元法
1.3.4 基于净截面屈服理论的简化方法
1.4 含裂纹结构剩余极限强度的研究发展过程
1.4.1 实验法研究进展
1.4.2 理论方法的研究进展
1.4.3 有限元法研究进展
1.5 本文的研究内容
2 轴向拉伸载荷下含裂纹薄壁壳结构的剩余极限强度分析
2.1 引言
2.2 力学模型
2.3 含裂纹结构的破坏模式
2.4 结构非线性有限元分析理论
2.4.1 非线性问题的分类
2.4.2 材料非线性分析
2.4.3 大应变几何非线性分析
2.4.4 限制位移矢量的长度法——Riks法
2.5 有限元计算模型
2.5.1 材料属性
2.5.2 裂纹特征
2.5.3 单元类型和网格精度
2.5.4 边界条件和载荷
2.5.5 模拟后处理分析
2.6 轴向拉伸时含裂纹结构的剩余极限强度数值分析
2.6.1 裂纹长度的影响
2.6.2 裂纹倾角的影响
2.7 本章小结
3 轴向压缩载荷下含裂纹薄壁壳结构的剩余极限强度分析
3.1 引言
3.2 结构屈曲的分类
3.3 屈曲问题的研究方法
3.3.1 平衡法
3.3.2 能量法
3.3.3 近似分析法
3.3.4 几种方法小结
3.4 结构屈曲有限元分析法
3.4.1 特征值屈曲分析
3.4.2 非线性屈曲分析
3.5 结构中的初始几何缺陷
3.5.1 初始几何缺陷的表示
3.5.2 模型中初始几何缺陷的模拟
3.6 轴向压缩荷载时有限元模型参数
3.7 轴向压缩时含裂纹结构的剩余极限强度数值分析
3.7.1 裂纹长度的影响
3.7.2 裂纹倾角的影响
3.7.3 初始几何缺陷的影响
3.8 本章小结
4 总结与展望
4.1 本文总结
4.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]含裂纹加筋板在压缩载荷下的剩余极限强度试验研究[J]. 张婧,石晓彦,施兴华,江小龙. 船舶力学. 2018(02)
[2]双向受压裂纹板剩余极限强度分析[J]. 陆亚兵,王德禹. 中国舰船研究. 2017(05)
[3]不同载荷下TA2钛合金柱壳爆炸碎裂的实验研究[J]. 潘顺吉,俞鑫炉,董新龙. 高压物理学报. 2017(04)
[4]具有初始缺陷的裂纹加筋板剩余极限强度分析[J]. 张婧,江小龙,石晓彦,钱鹏. 哈尔滨工程大学学报. 2016(07)
[5]含裂纹损伤箱型梁剩余扭转极限强度研究[J]. 陈俊丹,王德禹. 舰船科学技术. 2016(07)
[6]屈强比对裂纹板极限强度的影响[J]. 袁园,黄小平. 船舶力学. 2015(Z1)
[7]弯载下中长圆柱壳表面裂纹的线弹簧模型解[J]. 陈杨科,何书韬,郑绍文. 应用力学学报. 2014(06)
[8]船舶总纵极限强度后剩余承载能力有限元仿真方法研究[J]. 丁超,赵耀. 中国造船. 2014(01)
[9]带裂纹板单向拉伸极限承载力有限元研究[J]. 侯日立,赵阳,赵东,傅向荣,张浩,应秀梅,刘浩宇,张鹏. 固体力学学报. 2010(S1)
[10]薄壁压力容器在内压作用下的弹塑性屈曲行为研究[J]. 张彤,汤国伟,殷雅俊. 压力容器. 2010(03)
博士论文
[1]焊接圆柱壳轴压弹性及塑性屈曲实验研究和数值分析[D]. 余雏麟.浙江大学 2012
[2]海洋平台裂纹损伤柱壳的断裂特性及其承载能力研究[D]. 何书韬.华中科技大学 2011
[3]具有裂纹损伤的船舶结构剩余极限强度分析[D]. 王芳.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]含裂纹损伤的船体加筋板剩余极限强度研究[D]. 陈彦廷.哈尔滨工业大学 2017
[2]拉弯荷载下含斜裂纹的薄壁柱壳断裂力学行为研究[D]. 刘侃.西安建筑科技大学 2017
[3]纵向加筋薄壁圆柱壳轴压屈曲稳定性研究[D]. 万福腾.浙江大学 2017
[4]薄壁加筋结构后屈曲分析方法研究[D]. 李庆亚.东南大学 2015
[5]延性金属弹塑性损伤模型研究与应用[D]. 李红孝.西安建筑科技大学 2014
[6]含损伤裂纹的船舶结构剩余极限强度分析[D]. 张琴.华中科技大学 2012
[7]含裂纹损伤船舶结构的剩余极限强度分析[D]. 李景阳.上海交通大学 2009
[8]船体梁极限强度的非线性有限元分析[D]. 白宝强.哈尔滨工程大学 2009
[9]裂纹加筋板剩余极限强度研究[D]. 李金山.上海交通大学 2008
[10]含裂纹结构的极限载荷分析方法研究[D]. 于红艳.西北工业大学 2002
本文编号：3176491
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 含裂纹结构剩余极限强度研究的意义
1.3 含裂纹结构剩余极限强度的研究方法
1.3.1 实验法
1.3.2 基于断裂力学的理论方法
1.3.3 有限元法
1.3.4 基于净截面屈服理论的简化方法
1.4 含裂纹结构剩余极限强度的研究发展过程
1.4.1 实验法研究进展
1.4.2 理论方法的研究进展
1.4.3 有限元法研究进展
1.5 本文的研究内容
2 轴向拉伸载荷下含裂纹薄壁壳结构的剩余极限强度分析
2.1 引言
2.2 力学模型
2.3 含裂纹结构的破坏模式
2.4 结构非线性有限元分析理论
2.4.1 非线性问题的分类
2.4.2 材料非线性分析
2.4.3 大应变几何非线性分析
2.4.4 限制位移矢量的长度法——Riks法
2.5 有限元计算模型
2.5.1 材料属性
2.5.2 裂纹特征
2.5.3 单元类型和网格精度
2.5.4 边界条件和载荷
2.5.5 模拟后处理分析
2.6 轴向拉伸时含裂纹结构的剩余极限强度数值分析
2.6.1 裂纹长度的影响
2.6.2 裂纹倾角的影响
2.7 本章小结
3 轴向压缩载荷下含裂纹薄壁壳结构的剩余极限强度分析
3.1 引言
3.2 结构屈曲的分类
3.3 屈曲问题的研究方法
3.3.1 平衡法
3.3.2 能量法
3.3.3 近似分析法
3.3.4 几种方法小结
3.4 结构屈曲有限元分析法
3.4.1 特征值屈曲分析
3.4.2 非线性屈曲分析
3.5 结构中的初始几何缺陷
3.5.1 初始几何缺陷的表示
3.5.2 模型中初始几何缺陷的模拟
3.6 轴向压缩荷载时有限元模型参数
3.7 轴向压缩时含裂纹结构的剩余极限强度数值分析
3.7.1 裂纹长度的影响
3.7.2 裂纹倾角的影响
3.7.3 初始几何缺陷的影响
3.8 本章小结
4 总结与展望
4.1 本文总结
4.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]含裂纹加筋板在压缩载荷下的剩余极限强度试验研究[J]. 张婧,石晓彦,施兴华,江小龙. 船舶力学. 2018(02)
[2]双向受压裂纹板剩余极限强度分析[J]. 陆亚兵,王德禹. 中国舰船研究. 2017(05)
[3]不同载荷下TA2钛合金柱壳爆炸碎裂的实验研究[J]. 潘顺吉,俞鑫炉,董新龙. 高压物理学报. 2017(04)
[4]具有初始缺陷的裂纹加筋板剩余极限强度分析[J]. 张婧,江小龙,石晓彦,钱鹏. 哈尔滨工程大学学报. 2016(07)
[5]含裂纹损伤箱型梁剩余扭转极限强度研究[J]. 陈俊丹,王德禹. 舰船科学技术. 2016(07)
[6]屈强比对裂纹板极限强度的影响[J]. 袁园,黄小平. 船舶力学. 2015(Z1)
[7]弯载下中长圆柱壳表面裂纹的线弹簧模型解[J]. 陈杨科,何书韬,郑绍文. 应用力学学报. 2014(06)
[8]船舶总纵极限强度后剩余承载能力有限元仿真方法研究[J]. 丁超,赵耀. 中国造船. 2014(01)
[9]带裂纹板单向拉伸极限承载力有限元研究[J]. 侯日立,赵阳,赵东,傅向荣,张浩,应秀梅,刘浩宇,张鹏. 固体力学学报. 2010(S1)
[10]薄壁压力容器在内压作用下的弹塑性屈曲行为研究[J]. 张彤,汤国伟,殷雅俊. 压力容器. 2010(03)
博士论文
[1]焊接圆柱壳轴压弹性及塑性屈曲实验研究和数值分析[D]. 余雏麟.浙江大学 2012
[2]海洋平台裂纹损伤柱壳的断裂特性及其承载能力研究[D]. 何书韬.华中科技大学 2011
[3]具有裂纹损伤的船舶结构剩余极限强度分析[D]. 王芳.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]含裂纹损伤的船体加筋板剩余极限强度研究[D]. 陈彦廷.哈尔滨工业大学 2017
[2]拉弯荷载下含斜裂纹的薄壁柱壳断裂力学行为研究[D]. 刘侃.西安建筑科技大学 2017
[3]纵向加筋薄壁圆柱壳轴压屈曲稳定性研究[D]. 万福腾.浙江大学 2017
[4]薄壁加筋结构后屈曲分析方法研究[D]. 李庆亚.东南大学 2015
[5]延性金属弹塑性损伤模型研究与应用[D]. 李红孝.西安建筑科技大学 2014
[6]含损伤裂纹的船舶结构剩余极限强度分析[D]. 张琴.华中科技大学 2012
[7]含裂纹损伤船舶结构的剩余极限强度分析[D]. 李景阳.上海交通大学 2009
[8]船体梁极限强度的非线性有限元分析[D]. 白宝强.哈尔滨工程大学 2009
[9]裂纹加筋板剩余极限强度研究[D]. 李金山.上海交通大学 2008
[10]含裂纹结构的极限载荷分析方法研究[D]. 于红艳.西北工业大学 2002
本文编号：3176491
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3176491.html
