薄壁加筋结构后屈曲分析方法研究

发布时间：2020-10-10 19:19

　　 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,比较研究了筋条截面高宽比、蒙皮厚度、加筋疏密程度等结构参数在显式非线性分析与隐式非线性分析条件下屈曲临界荷载的差异,给出了显式动力学分析方法的适用范围：薄壁加筋圆柱壳结构筋条质量与蒙皮质量之比大于0.4。(4)采用枚举法,基于有限元研究了正交格栅、各向异性格栅、ISOGRID格栅、角格栅这四种常见格栅加筋圆柱壳在轴压作用下结构后屈曲行为,根据承载力最优,研究比较得出ISOGRID格栅加筋为最优格栅加筋形式。针对此类格栅加筋结构,基于等效刚度法将其模型简化成光筒结构,提高了分析效率,降低了分析难度,为工程应用提供了一种快速高效后屈曲分析方法。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：O344.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 工程研究背景
    1.2 薄壁壳体结构稳定性理论发展
    1.3 薄壁壳体结构失稳有限元发展
    1.4 本文研究内容
第二章 后屈曲分析方法理论研究
    2.1 引言
    2.2 弧长法
    2.3 隐式动力学
    2.4 显式动力学
        2.4.1 显式时间积分
        2.4.2 显式算法收敛性
    2.5 本章小结
第三章 薄壁光滑圆柱壳后屈曲分析
    3.1 引言
    3.2 弧长法
        3.2.1 一致缺陷模态法
        3.2.2 耦合缺陷模态法
    3.3 非线性隐式动力学
    3.4 非线性显式动力学
        3.4.1 静力屈曲模拟准静态
        3.4.2 动力屈曲模拟碰撞
    3.5 对比分析
    3.6 本章小结
第四章 格栅加筋圆柱壳后屈曲分析
    4.1 引言
    4.2 格栅加筋结构
    4.3 格栅加筋结构建模
    4.4 交加筋圆柱壳结构后屈曲数值分析
        4.4.1 非线性显式后屈曲分析
        4.4.2 结构参数化研究
        4.4.3 小结
    4.5 格栅加筋圆柱壳结构后屈曲分析
        4.5.1 相同筋胞数
        4.5.2 不同筋胞数
        4.5.3 小结
    4.6 本章小结
第五章 ISOGRID格栅加筋圆柱壳后屈曲分析
    5.1 引言
    5.2 ISOGRID格栅加筋圆柱壳等效模型
    5.3 基于等效模型的后屈曲分析研究
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
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本文编号：2835477