CFRP-鋁合金組合管Keiwitt網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定性

為了研究半剛性節(jié)點單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能,提出其適用的分析方法,利用大型有限元軟件ansys建立螺栓球節(jié)點的實體模擬方法和半剛性節(jié)點單層球面網(wǎng)殼的數(shù)值模型.通過試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值分析結(jié)果的比較,證明方法的可行性,進(jìn)而模擬工程中常用的螺栓球節(jié)點,求得其彎曲剛度,對30m跨度的螺栓球節(jié)點單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行穩(wěn)定性分析.結(jié)果表明:節(jié)點的彎曲剛度不同時,網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能及其失穩(wěn)模態(tài)變化明顯;節(jié)點的扭轉(zhuǎn)剛度和節(jié)點域不同時,網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能基本沒有變化;荷載分布不同時,網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能發(fā)生改變.節(jié)點的彎曲剛度和不同的荷載分布形式是影響單層半剛性球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的重要因素.

為全面認(rèn)識大矢跨比球面網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定性能,利用ansys軟件及自編的前后處理程序,有計劃地針對132例矢跨比為1/4~1/2的大矢跨比k8型單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行彈性、彈塑性穩(wěn)定性能分析,并對其中典型算例的塑性發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了全過程跟蹤分析.考察網(wǎng)殼的屈曲模態(tài),分析初始幾何缺陷、矢跨比,材料非線性對網(wǎng)殼彈塑性極限承載力的影響.結(jié)果表明:大矢跨比情況下,初始幾何缺陷的存在會導(dǎo)致網(wǎng)殼的極限承載力降低50%,材料非線性對極限承載力的影響也明顯大于常用矢跨比情況,塑性折減系數(shù)達(dá)到0.4,網(wǎng)殼極易發(fā)生提前失穩(wěn).建議適當(dāng)提高大矢跨比球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性驗算安全系數(shù).

以中國現(xiàn)代五項賽事中心游泳擊劍館為依托,通過彈性及非線性屈曲分析,探討了大跨單層鋁合金網(wǎng)殼在四種工況下的穩(wěn)定性,得到了一些有價值的結(jié)論,為同類結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。

目前對于球面網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定性能研究成果較為豐富,而對柱面網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定性能以及穩(wěn)定性驗算方法中"安全系數(shù)"的取值問題還缺乏系統(tǒng)研究。為此,基于有限元軟件ansys及自編的前后處理程序,有計劃地針對600余例單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙重非線性全過程分析。系統(tǒng)地考察了極限承載力、屈曲模態(tài)、塑性發(fā)展分布等特征響應(yīng),總結(jié)了初始幾何缺陷和荷載不對稱分布等因素對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響規(guī)律。定義并統(tǒng)計了代表材料非線性影響的"塑性折減系數(shù)",基于參數(shù)分析結(jié)果及概率統(tǒng)計方法對單層柱面網(wǎng)殼的"安全系數(shù)"取值進(jìn)行重新核定,結(jié)果顯示,柱面網(wǎng)殼塑性折減系數(shù)取值范圍為0.362～0.578,兩縱邊柱面網(wǎng)殼安全系數(shù)取3.4,四邊支承柱面網(wǎng)殼取4.5,兩端支承柱面網(wǎng)殼取5.4。

cfrp管具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點,適合于建造大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),但其破壞呈脆性,且以節(jié)點連接破壞為主,不能充分發(fā)揮cfrp材料的優(yōu)點,為此建議將cfrp與鋁合金組合形成cfrp-鋁合金組合管來改善其受力性能和構(gòu)件連接性能。首先對cfrp-鋁合金組合長管進(jìn)行了軸心受壓穩(wěn)定試驗研究,得到其基本受力性能與破壞模式。利用有限元方法對組合管的特征值屈曲進(jìn)行分析,研究不同cfrp鋪層角度、厚度和順序的影響。根據(jù)特征值屈曲的分析結(jié)果,引入初始幾何缺陷,對組合管進(jìn)行了彈塑性屈曲分析,并將分析結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比,確定了有限元分析模型的合理性,進(jìn)一步研究了不同長細(xì)比、鋪層角度和厚度對組合管彈塑性穩(wěn)定性能的影響機(jī)理。最后基于試驗結(jié)果與數(shù)值分析結(jié)果,通過修正perry穩(wěn)定計算公式,得到了cfrp-鋁合金組合長管屈曲荷載的計算公式。

穹頂網(wǎng)殼的穩(wěn)定性分析——本文從靜力學(xué)角度探討了穹頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性這一多年來一直困擾著工程界且在各國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中均未給出確切解決方法的難題,根據(jù)擬殼法的線形理論和非線形理論推導(dǎo)得出了穹頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的上、下臨界荷載,給出了結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制條件,...

有計劃地針對六種實際尺寸的常用單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),利用ansys軟件及自編的前后處理程序進(jìn)行了3200余例網(wǎng)殼雙重非線性全過程分析。求得網(wǎng)殼的彈塑性極限承載力,系統(tǒng)地考察了初始缺陷和荷載不對稱分布,支承條件等因素對單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性穩(wěn)定性能的影響,著重研究考慮材料非線性后網(wǎng)殼極限承載力的變化規(guī)律。通過這種大規(guī)模參數(shù)分析研究,較全面了解單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定性能,為實際工程設(shè)計提供了理論依據(jù)和設(shè)計參考。

球面網(wǎng)殼可以覆蓋沒有支柱的大空間,而且造型美觀,近年來得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用.在眾多網(wǎng)殼型式中,有一種新穎的外鋪帶肋鋼板球面肋環(huán)型網(wǎng)殼,在鞍鋼、武鋼等新型煤氣柜工程中作為頂蓋廣泛使用.該結(jié)構(gòu)特點是輕質(zhì)、大跨,所以穩(wěn)定性問題特別突出,必須對其進(jìn)行穩(wěn)定性分析.本文基于幾何非線性有限元理論,借助弧長法,利用結(jié)構(gòu)分析軟件ansys,對考慮局部屈曲后強(qiáng)度利用的鋪鋼板肋環(huán)型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過程計算,繪制了結(jié)構(gòu)的荷載-撓度曲線.通過對荷載-撓度曲線的分析,探討了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的原因和屈曲過程,得到了一些有價值的結(jié)論.此外,對不同矢跨比及不同截面的鋪鋼板肋環(huán)型網(wǎng)殼進(jìn)行穩(wěn)定分析,發(fā)現(xiàn)許多有規(guī)律的現(xiàn)象.這些結(jié)論和發(fā)現(xiàn)對工程設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義.

采用力學(xué)拉伸性能測試和透射電鏡微觀組織觀察,分析欠時效態(tài)和峰時效態(tài)al-cu-mg-ag合金的熱穩(wěn)定性,并研究熱暴露溫度和時間對合金組織與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:在150℃下,欠時效態(tài)合金的穩(wěn)定性能明顯優(yōu)于峰時效態(tài)合金的;峰時效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度隨著熱暴露時間的延長逐漸減小,合金中的強(qiáng)化相-相和少量的θ′相逐漸發(fā)生粗化;欠時效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度隨熱暴露時間的延長先增大后減小,合金組織中的析出相數(shù)量先增多后減少,并發(fā)生粗化;熱暴露20h后,欠時效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到峰值524mpa,比峰時效態(tài)合金的強(qiáng)度高19mpa;此時,合金組織中的-相呈彌散分布,并且出現(xiàn)大量細(xì)小的θ′相;欠時效態(tài)合金在150℃下熱暴露1000h后,其抗拉強(qiáng)度減小為434mpa,仍能達(dá)到峰時效態(tài)合金的86%;當(dāng)熱暴露溫度升高至200℃時,隨熱暴露時間的延長,欠時效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度減小,伸長率增大;熱暴露1000h后,其抗拉強(qiáng)度降低到307mpa;在250和300℃下熱暴露時,欠時效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度隨時間的延長急劇減小,組織中的強(qiáng)化相數(shù)量明顯減少,并逐步演變成粗大的平衡相θ相。

以高強(qiáng)鋁合金圓筒為研究對象,研究了其在恒溫恒載條件下長期承載后的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能穩(wěn)定性。結(jié)果表明:該高強(qiáng)鋁合金圓筒在40℃溫度下承載0.780σ~0.920σ約2×104h以后,其圓度有不同程度的減小,其蠕脹速率與試驗載荷之間成指數(shù)關(guān)系,其環(huán)向力學(xué)性能與試驗前相比,沒有顯著性差異。

對單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行了幾何非線性穩(wěn)定分析,利用一般空間梁單元的有限元分析,采用特征值屈曲分析預(yù)測結(jié)構(gòu)的理論屈曲強(qiáng)度,再以弧長法對結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行全過程跟蹤分析,求得極限臨界荷載。本文詳細(xì)分析了40m跨度施威德勒型鋁合金網(wǎng)殼在不同荷載作用下的穩(wěn)定性,以及不同支承條件、不同失跨比對穩(wěn)定性的影響。

以k8型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例,采用有限元分析軟件ansys進(jìn)行建模和計算,對鋁合金網(wǎng)殼進(jìn)行了幾何非線性穩(wěn)定分析,討論了矢跨比、荷載分布形式、初始缺陷和支承條件對網(wǎng)殼穩(wěn)定性承載力的影響。通過與鋼網(wǎng)殼比較,得到了一些關(guān)于鋁合金單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的結(jié)論,可為相關(guān)的工程設(shè)計提供參考。

單層柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗算公式——本文有計劃地對380例實際尺寸的單層柱面網(wǎng)殼進(jìn)行了荷載-位移全過程分析,求得了它們的極限承載力。系統(tǒng)地考察了網(wǎng)殼幾何參數(shù)、初始幾何缺陷和荷載不對稱分布等因素對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響。通過這種大規(guī)模參數(shù)分析的方法,較好地掌握了...

單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗算公式——本文有計劃地對400余例實際尺寸的單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行了荷載-位移全過程分析,求得了它們的極限承載力。系統(tǒng)地考察了網(wǎng)殼幾何參數(shù)、初始幾何缺陷和荷載不對稱分布等因素對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響。通過這種大規(guī)模參數(shù)分析的方法,較好地掌握...

考慮損傷累積的單層球面網(wǎng)殼彈塑性動力穩(wěn)定研究——針對動力荷載作用下單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)考慮損傷累積效應(yīng)的動力穩(wěn)定問題，應(yīng)用有限元方法進(jìn)行了研究．建立了鋼材考慮損傷累積的本構(gòu)關(guān)系模型，并通過對動力時程計算時不同子步彈性模量和屈服強(qiáng)度的不斷修正，獲得...

對1200多例實際尺寸的k8型單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行雙重非線性全過程分析,求得它們的極限承載力,并系統(tǒng)考察初始缺陷和荷載不對稱分布等因素對網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的影響,重點討論材料非線性對網(wǎng)殼極限承載力的影響。通過這種大規(guī)模參數(shù)分析研究,較全面揭示k8型單層球面網(wǎng)殼彈塑性穩(wěn)定性能的規(guī)律性,在此基礎(chǔ)上對以往僅考慮幾何非線性影響的k8型網(wǎng)殼極限承載力實用公式進(jìn)行修正。

對于圓柱殼的加工,由工件材料的性能和結(jié)構(gòu)特點,可知其相對剛度較低,加工工藝性差,易變形,在加工中易產(chǎn)生振動。再生型切削顫振是機(jī)床切削振動的主要原因。在現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上研究了圓柱殼再生型切削顫振系統(tǒng)極限切削寬度隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律,并通過動態(tài)測試實驗、模態(tài)實驗和動態(tài)切削力實驗,對切削系統(tǒng)的動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行識別,最終得到了圓柱殼切削系統(tǒng)穩(wěn)定性極限圖,并在傳統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提出嚴(yán)格穩(wěn)定區(qū)的概念。

擴(kuò)展有限元法（xfem）以常規(guī)有限元和單位分解為基礎(chǔ),在分析斷裂問題時克服了常規(guī)有限元必須使裂紋面與單元邊界一致且裂紋擴(kuò)展后要重新劃分網(wǎng)格的缺點?；趚fem在斷裂力學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢與邊坡穩(wěn)定分析中的強(qiáng)度折減法相結(jié)合,對含有張拉裂紋的邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。通過選取一種與材料模型無關(guān)的裂紋尖端富集函數(shù)的解空間,將擴(kuò)展有限元的應(yīng)用拓展到非線性問題。將擴(kuò)展有限元對于裂隙邊坡穩(wěn)定性的分析應(yīng)用于某實際工程滑坡,證明其有效性。

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性分析方法——介紹了殼體結(jié)構(gòu)的四類整體穩(wěn)定性分析方法，并分別闡述了各類網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析方法的原理、研究現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點，為工程結(jié)構(gòu)分析提供指導(dǎo)，以期提高殼體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析水平。

順層滑坡彈塑性接觸有限元穩(wěn)定性分析——有限元強(qiáng)度折減法可以作為極限平衡分析方法的一種逆過程。根據(jù)已有文獻(xiàn)報道和工程實踐，建立有限元強(qiáng)度折減法與極限平衡法計算穩(wěn)定性系數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計相關(guān)式，為充分利用極限平衡法計算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)的優(yōu)點、發(fā)揮有限元強(qiáng)...

結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)由于具有突發(fā)性,往往會帶來重大危害。三塔懸索橋在恒載狀態(tài)下,主纜對中間塔塔頂?shù)募s束較邊塔弱,有必要對其進(jìn)行穩(wěn)定性分析。以泰州大橋為工程實例,采用三維有限元模型,研究了泰州大橋中間塔在施工階段及成橋階段的結(jié)構(gòu)彈塑性穩(wěn)定問題。

撞擊荷載作用下單層球面網(wǎng)殼動力穩(wěn)定性研究——本文研究單層球面網(wǎng)殼在撞擊荷載作用下的動力屈曲問題。利用ansys/ls-dyna非線性有限元程序,對單層球面網(wǎng)殼在落錘撞擊作用下的實驗?zāi)Ｐ?開展了彈性和彈塑性動力穩(wěn)定性分析。研究和提出了沖擊荷載作用下單層網(wǎng)殼的...