压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板弹塑性屈曲载荷研究

为了研究含裂纹结构承载能力,采用有限元方法建立压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板模型,计算裂纹板弹塑性屈曲载荷,讨论相对裂纹长度(a/w)、裂纹倾角(θ)、板宽(w)、板厚(t)、边界条件对弹塑性屈曲载荷及其变化规律的影响。对于上下夹持中心裂纹板,随着裂纹长度和裂纹倾角的增大,板宽越大,中心裂纹板屈曲载荷对裂纹越敏感,中心裂纹板承载能力受到裂纹长度和裂纹倾角的影响越明显。弹塑性屈曲载荷随着板厚的增大而增大,并且随着裂纹倾角的增大,板厚越大,屈曲载荷的下降程度越显著。上下简支中心裂纹板与上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷变化规律基本一致,且上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷显著大于上下简支中心裂纹板的屈曲载荷。给出不同边界条件下弹塑性屈曲载荷与相对裂纹长度、裂纹倾角的回归关系式。通过中心裂纹板弹塑性屈曲试验发现,采用压缩力学性能计算弹塑性屈曲载荷更接近试验结果,试验屈曲载荷的变化规律与有限元模拟计算结果一致。研究结果对含裂纹结构的承载能力评价具有参考价值。

轴心受压CFRP—铝合金组合管弹塑性屈曲性能分析

CFRP管具有轻质高强的特点,适合于建造大跨度空间网格结构,但其破坏呈脆性,且以节点连接破坏为主,不能充分发挥CFRP材料的优点,为此建议将CFRP与铝合金组合形成CFRP-铝合金组合管来改善其受力性能和构件连接性能。首先对CFRP-铝合金组合长管进行了轴心受压稳定试验研究,得到其基本受力性能与破坏模式。利用有限元方法对组合管的特征值屈曲进行分析,研究不同CFRP铺层角度、厚度和顺序的影响。根据特征值屈曲的分析结果,引入初始几何缺陷,对组合管进行了弹塑性屈曲分析,并将分析结果与试验结果进行了对比,确定了有限元分析模型的合理性,进一步研究了不同长细比、铺层角度和厚度对组合管弹塑性稳定性能的影响机理。最后基于试验结果与数值分析结果,通过修正Perry稳定计算公式,得到了CFRP-铝合金组合长管屈曲荷载的计算公式。

考虑缺陷作用的弹塑性屈曲加筋柱壳设计

对于加筋柱壳等薄壁结构,轴压承载力对不同结构形式表现出不同的缺陷敏感性,寻找低缺陷敏感度的结构设计形式具有重要的研究意义.首先以分别发生弹性和塑性屈曲的两个直径3m的正交加筋柱壳为例,研究了不同幅度双曲母线形状对两者承载力的影响,发现双曲母线外凸和内凹会分别提高两种加筋柱壳的轴压承载力.然后以特征值屈曲模态和单点凹坑两种缺陷为例,对具有不同幅度双曲母线的加筋柱壳开展了缺陷敏感性分析.结果表明,对于两种加筋柱壳结构均可以通过适当幅度的外凸双曲母线形状降低缺陷敏感性,为提高运载火箭加筋柱壳的可靠性储备提供了一种易实现的结构方案.

钢管填充混凝土后弹性与弹塑性屈曲分析

采用有限条法分析了方钢管填充混凝土后的弹性及弹塑性屈曲性能,考虑了钢板受均匀压应力作用和应力梯度变化两种工况,计算了钢板的临界屈曲应力,分析了残余应力对临界屈曲应力的影响.结果表明:当截面相对宽厚比低于30时,钢管内部填充混凝土并不能提高钢管的屈曲承载力;截面宽厚比超过30以后,随着截面宽厚比的增加,钢管内部填充混凝土后对钢管承载力的提高幅度越来越大,承载力提高幅度最大为空钢管承载力的2.58倍;并能有效提高钢板的抗弯屈曲承载力;残余应力的存在使得钢板在弹性和弹塑性阶段的屈曲承载力降低,残余应力越大,临界屈曲应力越低.

轴向冲击载荷下圆柱壳的弹塑性屈曲分析

研究时变轴向冲击载荷作用下的圆柱壳弹塑性动力屈曲问题。本构关系采用增量理论 ,借助增量数值计算方法对Karman Donnell运动方程进行求解。计算表明 :基于B R准则的屈曲判断方法和采用Southwell方法可以获得一致的临界屈曲载荷 ;分别讨论了应力波对屈曲的影响以及材料参数、几何参数。

桁架结构弹塑性屈曲承载力计算方法

针对桁架结构稳定承载力问题,本文提出了一种弹塑性屈曲承载力计算方法。在考虑荷载分布形式、结构形式、节点连接以及材料非线性的影响下,确定桁架结构的最不利杆件,并基于最不利杆件的弹塑性屈曲承载力计算结构的弹塑性屈曲承载力。应用该方法对单杆桁架模型和简单桁架进行弹塑性屈曲承载力分析,并与有限元软件ABAQUS分析的屈曲承载力进行对比。所估算的屈曲承载力与有限元模拟特征值屈曲分析和riks分析模拟的屈曲承载力较为接近。进而验证了本文所提出的桁架结构弹塑性屈曲承载力计算方法,即通过参考杆件屈曲承载力估算桁架结构屈曲承载力下限值的方法,是可行与可靠的。

往复剪切荷载作用下双波形薄钢板的弹塑性屈曲行为

为研究双波形薄钢板在达到或接近钢材屈服时的弹塑性屈曲行为,完成了4个不同螺栓间距的双波形薄钢板试件和1个单片波形薄钢板试件在往复剪切荷载作用下的拟静力试验。结果表明:设计合理的双波形薄钢板能够先达到全截面屈服抗剪承载力,然后在往复剪切荷载作用下交替发生弹塑性局部剪切屈曲,形成X形屈曲褶皱及撕裂裂缝而破坏;双波形薄钢板的极限抗剪承载力大于单片波形薄钢板的2倍,最大提高约18%;双波形薄钢板的滞回曲线表现出一定的“捏拢”现象,在其抗剪承载力达到峰值之后,随着滞回圈数的增加其抗剪承载力和卸载刚度退化明显,但其等效黏滞阻尼系数无显著下降;双波形薄钢板在剪切荷载作用下可分为弹性、弹塑性局部屈曲以及承载力退化3个工作阶段,由于波形钢板的“手风琴”效应,双波形薄钢板基本不具备屈曲后抗剪承载力,其极限抗剪承载力状态即为弹塑性局部剪切屈曲状态。

内压作用下碟形封头压力容器的弹塑性屈曲行为分析

基于ABAQUS对受内压碟形封头压力容器进行弹塑性屈曲行为分析,通过非对称网格剖分技术诱发结构的屈曲行为,采用Riks算法捕捉完整的屈曲及后屈曲路径,分析屈曲载荷和屈曲形态。计算结果表明,在内压作用下薄壁压力容器过渡区域出现波状的分叉屈曲形态,随着加载过程的继续,过渡段将逐渐生成肉眼可视的褶皱。同时研究表明,屈曲载荷与屈曲形态对几何参数及物理参数都比较敏感。

正交各向异性圆柱壳的弹塑性屈曲分析

应用能量原理和正交各向异性材料的混合硬化本构关系,推导出在两端简支条件下轴向压缩圆柱壳的弹塑性临界应力表达式。计算了相应的临界应力。讨论了几何尺寸,材料性能等因素对临界应力的影响。计算结果表明,几何尺寸对弹塑性临界应力的影响较小,而材料的力学性能对弹塑性临界应力有较大的影响。

钢梁腹板弹塑性屈曲强度的试验研究

对工字钢梁腹板在弯曲应力作用下的弹塑性屈曲承载能力进行了试验研究，并与理论计算结果进行了对比分析，同时，研究了纵向加劲肋对腹板屈曲系数的影响。提出了腹板高厚比的合理取值，对现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17)的有关条款进行了讨论。

充满液体的薄壁圆柱壳在轴压作用下的弹塑性屈曲分析

对充满液体的薄壁圆柱壳经受轴向压缩时的屈曲载荷和屈曲模态进行了弹塑性屈曲分析。根据香利（ＦＲ Ｓｈａｎｌｅｙ）不卸载假定，推导了柱壳经受轴压和壳内液体的压力联合作用时弹塑性稳定方程，通过求解此方程得到了充满液体的封闭圆柱壳发生轴对称屈曲时的临界载荷和屈曲波纹数。

圆柱壳在轴向压力和环向外压作用下的弹塑性屈曲

一、引言海洋结构及石油管道中的圆柱壳的稳定性计算已列为各国规范的重要内容。这个问题的研究对航空、船舶设计也有重要意义。

冷弯薄壁箱形截面柱在偏心荷载作用下的弹塑性屈曲

本文对冷弯薄壁箱形截面柱分别在常位移梯度偏心加载和常荷载偏心距加载下的弹塑性屈曲后性能进行了全过程屈曲分析。分析中考虑了壁板初曲、截面弯角处冷作硬化以及应力应变曲线的圆滑过渡过柱屈曲后承载能力的影响。采用修正的Ilyushin屈服准则,将线性有限条理论推广应用于解决大挠度、弹塑性稳定问题,不仅大大地减少了计算工作量,而且具有较高的精度。进行了冷弯箱形截面柱的受压试验。试验与理论分析结果比较吻合。

基于折纸理念的新型两边连接钢板剪力墙弹塑性屈曲分析

现有钢板剪力墙难以同时满足力学性能和耗能性能均较高的要求,针对这一问题,作者基于折纸原理,提出了3种由不同类型的折痕单元构成的新型折痕钢板剪力墙。对两边连接条件下受水平侧向荷载作用的折痕钢板剪力墙进行了弹塑性屈曲分析,详细分析了折痕形式对钢板剪力墙极限承载力、初始刚度、延性等弹塑性屈曲性能的影响,并与平钢板剪力墙及压型钢板剪力墙进行了对比。结果表明,折痕形式对钢板剪力墙的各项屈曲性能有较大影响,折痕的引入会显著降低钢板剪力墙的初始刚度,但对极限承载力的削弱程度相对较小,与压型钢板剪力墙相比极限承载力最大削弱12.65%。塑性铰率先出现在钢板剪力墙折痕处,且折痕引导了塑性开展过程。折痕的引入有效避免了钢板剪力墙发生整体面外失稳,提高了板件的延性。3种折痕钢板剪力墙的延性相较于平板和压型钢板剪力墙均有不同程度的提高,最高为平钢板剪力墙的8.2倍、压型钢板剪力墙的5.2倍。C型折痕单元所组成的折痕钢板剪力墙在侧向荷载作用下能够形成完整的折叠变形模式,塑性开展得更为均匀和充分,其对试件延性的提升相较于其他两种折痕钢板剪力墙更大,是其他两种折痕钢板剪力墙的2倍左右,且在地震后期仍具有较高的承载力。带塑性铰引导机制的新型钢板剪力墙具有良好的抗震性能,为结构提供耗能性能的同时持续为结构提供抗侧力,在结构抗震方面具有较好的利用前景。

功能梯度圆柱壳的弹塑性屈曲

研究了功能梯度材料(FGM)圆柱壳在轴向均匀压缩载荷作用下的弹塑性屈曲行为.基于线性混合强化弹塑性模型,给出FGM圆柱壳的材料特性表达式和弹塑性本构方程.引入Hamilton原理,将FGM圆柱壳的弹塑性屈曲行为转化为求解辛空间的特征值问题.进一步利用分叉条件计算出正则方程广义特征值对应的屈曲临界载荷,联合屈服条件获得屈曲壳的弹塑性分界面位置.并讨论了材料梯度参数、结构几何参数对弹塑性屈曲临界载荷和弹塑性分界面的影响.

纵向加劲肋对钢梁腹板弹塑性屈曲承载能力影响的研究

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈曲承载能力进行了理论计算和试验研究，并进行了对比分析，着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数的影响－ 对现行《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７ － ８８） 的有关条款进行了讨论－

几何初缺陷铁磁梁式板磁弹塑性屈曲失稳的摄动分析

基于广义变分原理得到的磁力公式,采用磁场摄动技术,给出了横向磁场作用下铁磁梁式板的磁力摄动表达式。在此基础上研究了横向均匀磁场下,具有几何初缺陷铁磁梁式板的磁弹塑性静力屈曲失稳特征,探讨了塑性变形对铁磁梁式板的失稳临界磁场值等力学特征的影响。分析结果表明:塑性变形对铁磁梁式板屈曲失稳临界磁场是敏感的,几何初缺陷对结构的变形特征具有很大影响。

工字钢梁腹板的弹塑性屈曲强度研究及其高厚比计算

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈承载能力进行了理论计算和试验研究,并进行了对比分析，提出了腹板高厚比的合理取值,同时，着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数的影响．对现行《钢结构设计规范》（GBJ17-88）的有关条款进行了讨论．

柱壳纯弯曲内时弹塑性屈曲分析和计算

首次将内时理论应用于屈曲问题由具有非保守性质的内时虚功变分方程，研究了柱壳在纯弯曲下的塑性屈曲响应结果显示了卡门－钱学森关于屈由“跳跃理论”的性质，证实了湘利关于塑性屈曲临界载荷不唯一的提法。

板壳弹塑性屈曲的有限元分析

1 拟协调双曲壳单元为解决板壳有限元分析的C^1连续性问题,本文给出三角形拟协调双曲扁壳单元的刚度矩阵.拟协调单元是基于域内假设应变场和边界拟协调位移场。