基于实测几何缺陷的圆柱壳外压承载能力分析

[目的]为研究含真实几何缺陷的有限元模型建立途径,并基于不同类型缺陷对某缩比耐压圆柱壳结构的承载性能进行预测分析,[方法]提出基于二次型变换的几何缺陷提取方法,利用双重傅里叶级数表达实测初始几何缺陷,建立实测初始几何缺陷的引入方法。根据特征值模态型缺陷和实测缺陷,分别分析获得的缩比耐压圆柱壳的外压屈曲承载能力。[结果]结果显示,傅里叶级数法在不降低计算精度的前提下仅涉及网格节点的遍历和少量函数值的计算,使缺陷引入的计算效率得到显著提高。[结论]傅里叶级数法能够为圆柱壳结构极限承载能力的精确分析及结构优化设计提供指导。

钛合金环肋结构焊接应力变形与承载能力仿真分析

环肋圆柱壳结构抗压能力强,组焊过程方便。但焊接通常带有残余应力与变形,对该类结构的承载能力造成不利影响。本文采用有限元仿真方法,对钛合金环肋圆柱壳结构进行了纵缝焊接—环缝焊接—肋骨焊接—外压承载的全流程模拟。研究发现,焊接完成后焊后等效米塞斯应力接近材料屈服强度,对于大型结构而言,总变形相对较小,最大为17.23 mm。在承载压力从0加载到20 MPa的过程中,结构的变形呈现近似线性变化,结构均能够很好地承受载荷,但随着压力持续增大,应力水平随之升高,结构开始出现非线性的变形趋势。在无焊接缺陷存在的情况下,残余应力的存在对结构的承载影响不显著。研究结果为后续该类型结构的承载水平提供一定的技术参考。