薄壁加筋圆柱壳静动力屈曲特性数值模拟与实验研究
发布时间：2021-09-01 13:34
薄壁加筋圆柱壳是非常重要的工程结构元件,在诸如船舶与海洋工程、航空航天等领域的应用越来越广泛,其静动力屈曲问题已经成为固体力学领域的重要研究课题。本文主要研究薄壁加筋圆柱壳静力稳定性特性,以及静动载荷联合加载下薄壁加筋圆柱壳动力屈曲特性。对于薄壁加筋圆柱壳静力稳定性特性研究,首先采用弧长法和阻尼因子法,建立计及结构初始几何缺陷的非线性静力屈曲模型,其中采用一致组合模态幅值缺陷分布和单一模态缺陷分布两种初始几何缺陷模型考虑结构初始几何缺陷。然后,基于上述方法和模型,系统探讨缺陷形状、幅值对网格加筋圆柱壳轴压及径压稳定性影响,数值结果表明,就网格加筋圆柱壳轴压屈曲载荷对初始几何缺陷形状和幅值的敏感程度而言,前者要小于后者,而就网格加筋圆柱壳径压屈曲载荷对初始几何缺陷形状和幅值的敏感程度而言,前者要大于后者,取一阶特征屈曲模态作为设计缺陷形状对结构稳定性很不利,但其并非是对结构稳定性最不利的缺陷形状;相对于低阶特征屈曲模态,取高阶特征屈曲模态作为设计缺陷形状对结构稳定性更有利。最后,针对网格加筋圆柱壳轴压与径压联合加载静力稳定性,探讨预加轴压对结构径压屈曲特性影响,结论如下:随着预加轴压的增...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１双层壳体潜艇内部加筋结构图１．２航天飞机外贮箱舱段及内部加??（来自互联网）
可由下式（２－６）确定：??＾＾｛（＾），（？，（，），－．＋＾；－，｝＞〇［４８１，采用切平面法求得该增量步后续迭代中ＬＰＦ增量Ａ々（ｊ２２）Ｗｌ。??基于结构前一个构形时的结构切线刚度乂１和载荷增量Ａ／ｌ，１／。来计算结Ａ＂，１，利用Ａ＂，１将结构的构形更新为％１，然后雉于＂）形成新的刚度尺／，内部作用力，得到迭代残差力（Ｆｏｒｃｅ?Ｒｅｓｉｄｕａｌ）?Ｒｅ），如果Ｒｅ）大于程序，则迭代过程继续。第２次迭代采用前面迭代结束时计算得到的刚度／共同来确定另－个位移修正值Ａ？，２，获得新的残差力Ｒｅ，２。依次迭收敛条件［５６］，找到新的收敛点。然后进入下－？个载荷增量步，进行新－？需要注意的是，对于加筋圆柱壳结构来说，如果加筋数０较少或屈曲波，则结构会首先产生筋间局部失稳，此时结构并没有完全丧失承载能力载，直到整体屈曲现象发生。因此对于发生先于整体屈曲的板格凹陷或屈曲特征的加筋圆柱壳结构来说，采⑴该方法会严重低估结构的极限承个??．
?（２－８）??其中，ｒｖｆ为虚拟质量矩阵，ｃ为人为引入阻尼因子，ｌ）为节点速度矢量。??阻尼因子法采用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代技术，如图２．２所示。对比两种载荷－位移平??衡路径搜索过程，可知阻尼因子法和弧长法的主要区别在于二者载荷增量步中迭代路径??的不同，弧长法中每一增量步迭代路径为一近似圆弧，而阻尼因子法迭代路径为一平行??直线。相对于修正Ｒｉｋｓ法，阻尼因子法适用性较广，可以分析结构的局部屈曲特征，如??加筋结构中板格屈曲、筋条侧倾等。但对于一些物理意义上不稳定的非线性静力分析，??该方法可能会使正切刚度矩阵变为降秩矩阵，导致严重的收敛问题［５５］。??载荷ｐ?ｋ?Ｋ＇－／?＇??／?Ｃ?＾迭代路径??Ｐ＿＿??１?７?／＾?＼ｖｌ??新．个收敛点??／?＿＿—？前？个收敛点??Ｐ，－Ｌｌ?（？，－！？－＾－ｌ）??Ｉ?ＡａＪ?Ａ；；：?ｈｉｉ］?Ｖ／ｊ??／??位移Ｗ??图２．２阻尼因子法中Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代求解过程??
【参考文献】：
期刊论文
[1]网格加筋圆柱壳轴压稳定性分析[J]. 杨蓉,马斌捷,吴兵,杜珺,白鹭,毛丽娜,张明利. 强度与环境. 2016(04)
[2]薄壁加筋圆柱壳后屈曲分析方法研究[J]. 李庆亚,谭福颖,乔玲,董萼良,费庆国. 固体火箭技术. 2015(04)
[3]水下爆炸载荷作用下环肋加筋圆柱壳结构的弹塑性动力屈曲[J]. 袁建红,朱锡,张振华. 爆炸与冲击. 2012(06)
[4]基于ABAQUS/Explicit的桩腿耦合缓冲器准静态分析[J]. 夏天,张世联,郑轶刊,彭大炜. 海洋工程. 2011(02)
[5]45钢的J-C损伤失效参量研究[J]. 陈刚,陈忠富,徐伟芳,陈勇梅,黄西成. 爆炸与冲击. 2007(02)
[6]水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算[J]. 冯刚,朱锡,张振华. 海军工程大学学报. 2004(04)
[7]复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲研究[J]. 刘理,刘土光,张涛,李天匀. 爆炸与冲击. 2002(02)
[8]环向加筋圆柱壳轴向弹塑性动力屈曲[J]. 江松青,李永池,王红五,陈正翔. 振动与冲击. 2001(04)
[9]静力预加载环向加筋圆柱壳的轴向流-固冲击屈曲[J]. 江松青,李永池,胡秀章,郑际嘉. 固体力学学报. 2000(03)
[10]结构冲击屈曲准则讨论[J]. 严东晋,宋启根. 工程力学. 1997(04)
博士论文
[1]面向新一代运载火箭的网格加筋柱壳结构优化研究[D]. 郝鹏.大连理工大学 2013
[2]加筋圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动力响应及动力屈曲[D]. 余晓菲.华中科技大学 2007
本文编号：3377072
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１双层壳体潜艇内部加筋结构图１．２航天飞机外贮箱舱段及内部加??（来自互联网）
可由下式（２－６）确定：??＾＾｛（＾），（？，（，），－．＋＾；－，｝＞〇［４８１，采用切平面法求得该增量步后续迭代中ＬＰＦ增量Ａ々（ｊ２２）Ｗｌ。??基于结构前一个构形时的结构切线刚度乂１和载荷增量Ａ／ｌ，１／。来计算结Ａ＂，１，利用Ａ＂，１将结构的构形更新为％１，然后雉于＂）形成新的刚度尺／，内部作用力，得到迭代残差力（Ｆｏｒｃｅ?Ｒｅｓｉｄｕａｌ）?Ｒｅ），如果Ｒｅ）大于程序，则迭代过程继续。第２次迭代采用前面迭代结束时计算得到的刚度／共同来确定另－个位移修正值Ａ？，２，获得新的残差力Ｒｅ，２。依次迭收敛条件［５６］，找到新的收敛点。然后进入下－？个载荷增量步，进行新－？需要注意的是，对于加筋圆柱壳结构来说，如果加筋数０较少或屈曲波，则结构会首先产生筋间局部失稳，此时结构并没有完全丧失承载能力载，直到整体屈曲现象发生。因此对于发生先于整体屈曲的板格凹陷或屈曲特征的加筋圆柱壳结构来说，采⑴该方法会严重低估结构的极限承个??．
?（２－８）??其中，ｒｖｆ为虚拟质量矩阵，ｃ为人为引入阻尼因子，ｌ）为节点速度矢量。??阻尼因子法采用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代技术，如图２．２所示。对比两种载荷－位移平??衡路径搜索过程，可知阻尼因子法和弧长法的主要区别在于二者载荷增量步中迭代路径??的不同，弧长法中每一增量步迭代路径为一近似圆弧，而阻尼因子法迭代路径为一平行??直线。相对于修正Ｒｉｋｓ法，阻尼因子法适用性较广，可以分析结构的局部屈曲特征，如??加筋结构中板格屈曲、筋条侧倾等。但对于一些物理意义上不稳定的非线性静力分析，??该方法可能会使正切刚度矩阵变为降秩矩阵，导致严重的收敛问题［５５］。??载荷ｐ?ｋ?Ｋ＇－／?＇??／?Ｃ?＾迭代路径??Ｐ＿＿??１?７?／＾?＼ｖｌ??新．个收敛点??／?＿＿—？前？个收敛点??Ｐ，－Ｌｌ?（？，－！？－＾－ｌ）??Ｉ?ＡａＪ?Ａ；；：?ｈｉｉ］?Ｖ／ｊ??／??位移Ｗ??图２．２阻尼因子法中Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代求解过程??
【参考文献】：
期刊论文
[1]网格加筋圆柱壳轴压稳定性分析[J]. 杨蓉,马斌捷,吴兵,杜珺,白鹭,毛丽娜,张明利. 强度与环境. 2016(04)
[2]薄壁加筋圆柱壳后屈曲分析方法研究[J]. 李庆亚,谭福颖,乔玲,董萼良,费庆国. 固体火箭技术. 2015(04)
[3]水下爆炸载荷作用下环肋加筋圆柱壳结构的弹塑性动力屈曲[J]. 袁建红,朱锡,张振华. 爆炸与冲击. 2012(06)
[4]基于ABAQUS/Explicit的桩腿耦合缓冲器准静态分析[J]. 夏天,张世联,郑轶刊,彭大炜. 海洋工程. 2011(02)
[5]45钢的J-C损伤失效参量研究[J]. 陈刚,陈忠富,徐伟芳,陈勇梅,黄西成. 爆炸与冲击. 2007(02)
[6]水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算[J]. 冯刚,朱锡,张振华. 海军工程大学学报. 2004(04)
[7]复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲研究[J]. 刘理,刘土光,张涛,李天匀. 爆炸与冲击. 2002(02)
[8]环向加筋圆柱壳轴向弹塑性动力屈曲[J]. 江松青,李永池,王红五,陈正翔. 振动与冲击. 2001(04)
[9]静力预加载环向加筋圆柱壳的轴向流-固冲击屈曲[J]. 江松青,李永池,胡秀章,郑际嘉. 固体力学学报. 2000(03)
[10]结构冲击屈曲准则讨论[J]. 严东晋,宋启根. 工程力学. 1997(04)
博士论文
[1]面向新一代运载火箭的网格加筋柱壳结构优化研究[D]. 郝鹏.大连理工大学 2013
[2]加筋圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动力响应及动力屈曲[D]. 余晓菲.华中科技大学 2007
本文编号：3377072
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