Nonlinear stability of sensor elastic element--corrugated shallow spherical shell in coupled multi-field

Nonlinear stability of sensor elastic element- corrugated shallow spherical shell in coupled multi-field is studied. With the equivalent orthotropic parameter obtairled by the author, the corrugated shallow spherical shell is considered as an orthotropic shallow spherical shell, and geometrical nonlinearity and transverse shear deformation are taken into account. Nonlinear governing equations are obtained. The critical load is obtained using a modified iteration method. The effect of temperature variation and shear rigidity variation on stability is analyzed.

均布外压下弹性支撑扁球壳的非线性稳定性分析

均匀腐蚀减薄的扁球壳被简化为边缘弹性支撑的扁球壳,应用大挠度板壳理论的修正迭代法,对均匀外压作用下的弹性支撑扁球壳的非线性稳定性问题进行了求解,得到了二次近似的解析解。与极限边界下的经典理论解和弹性支撑条件下的非线性有限元解的对比结果表明了该方法的准确性。

扁球壳在均布压力与均匀温度场联合作用下的屈曲

根据扁壳几何非线性理论,推导了均布压力与均匀温度场联合作用下的扁球壳的位移型几何非线性控制方程.考虑夹紧边界条件,采用打靶法得到了扁球壳轴对称弯曲与屈曲的数值结果.讨论了壳体几何参数对平衡路径、临界荷载的影响.给出了壳体临界几何参数.当几何参数大于临界几何参数时,上、下临界荷载都随几何参数增加而增加.给定几何参数时,考察了不同均匀温度场对壳体上、下临界荷载、临界几何参数以及平衡构型的影响.均匀升温会使上临界荷载显著增加,会使下临界荷载略有减小.均匀变温会使临界几何参数改变.

肋环型顶盖屈曲影响因素分析及稳定承载力计算

选取36种结构形式的基本模型,采用弧长法对以第一阶屈曲模态作为初始形态的结构进行非线性屈曲分析,探讨边界条件、初始缺陷、矢跨比和截面尺寸对结构屈曲性能的影响。通过分析曲率半径、等效薄膜厚度和等效弯曲厚度与临界屈曲荷载之间的量化关系,采用最小二乘法拟合肋环型加劲浅球壳临界失稳式,分析并选取安全系数,得到稳定容许承载力标准值计算式。

均布外压下复合材料球壳脱层跳跃屈曲研究

本文提出了一种研究均布外压下复合材料球壳内表面薄层脱层屈曲特性的理论方法,基于弹性相似性原理建立了复合材料球壳受压内表面脱层跳跃屈曲的模型,采用非线性大挠度理论建立了脱层屈曲的控制方程,分别研究了初始状态含脱层和不含脱层的复合材料球壳的脱层屈曲特性,得到了两种情况下脱层屈曲临界载荷的表达式,讨论了脱层厚度、脱层位置、脱层大小对脱层临界屈曲载荷的影响。结果表明:对于初始状态靠近内表面存在脱层的复合材料球壳,如果脱层厚度很薄,在压力达到一定值时,内表面的脱层区域将发生跳跃屈曲,其屈曲的挠度远远大于脱层的厚度,屈曲的临界载荷随脱层大小的增大而增大,且与脱层厚度几乎成正比;对于初始状态不含脱层的受压复合材料球壳,在靠近其内表面区域存在一个位置,其对应的脱层屈曲临界载荷为最小,最有可能脱离球壳整体,发生跳跃屈曲;如果层间强度不足,该脱层还有可能进一步地扩展,从而导致薄层大面积地脱离整体,降低结构刚度。

混凝土折板式拟球面网壳的弹性稳定分析

混凝土折板式拟球面网壳是通过在球面上切割平面后再网格化而成,结构由密肋平板在脊线处交汇组成,本文采用有限元方法分析其弹性稳定性能,并讨论主脊线、副脊线、密肋梁、支座环梁等的抗弯刚度以及矢跨比、屋面板厚度等因素对其临界荷载的影响。结果表明:结构的低阶失稳模态关于主脊线对称,靠近支座环梁的密肋平板刚度相对较弱;矢跨比是影响结构临界荷载的重要因素,且不宜低于1/8;主脊线是结构低阶失稳模态的节线,其抗弯刚度对结构临界荷载的影响较小;提高副脊线的抗弯刚度可以有效增大结构的临界荷载;支座环梁抗弯刚度的增加对临界荷载的影响较小,其截面高度可按自身跨度的1/12;密肋梁的抗弯刚度对结构临界荷载的影响较大,提高密肋梁的截面高度有利于增强结构抵抗失稳的能力;屋面板的厚度改变对结构临界荷载的影响较小。

不同积雪模式下球面网壳风致动力稳定分析

大跨度空间结构对风雪荷载十分敏感,风雪荷载作用下动力失稳临界风速的确定是网壳结构抗风雪设计的关键。为了研究风雪荷载共同作用下球面网壳的动力响应特性,通过建立K8-8型单层球面网壳有限元模型,利用MATLAB程序获取随机风速时程曲线,分析了不同支座形式和雪荷载不同分布情况对球面网壳整体稳定性的影响。结果表明:加强支座约束有利于提高球面网壳整体抗风性能,迎风面最外两环布置均布雪荷载较全跨均布雪荷载和半跨均布雪荷载所确定的动力失稳的临界风速更低,为最不利雪荷载布置。

集中荷载作用下弹性支撑浅拱屈曲特性求解

为了找到一种针对任意荷载作用下任意拱轴线弹性支撑拱的非线性稳定性研究方法,对集中荷载作用下任意轴线两端竖向弹性支撑浅拱的面内屈曲特性开展研究,推导了量纲一化的非线性平衡方程,并通过算例分析了屈曲路径和临界荷载的分布特点,并将其结果与有限元解进行了对比验证。推导过程中采用具有相同弹性支撑梁的屈曲模态作为形函数,不截断地展开拱轴线、外部荷载和结构位移,得到基本平衡状态以及极值点屈曲、分岔屈曲的平衡方程;建立了外荷载、结构位移与结构内力之间的对应关系,进而得到2种屈曲形式的平衡路径和临界荷载;分析了弹性刚度参数对2种屈曲条件下平衡路径与极限荷载分布规律的影响。研究结果表明:采用给出的方法计算的结果与有限元解吻合良好,可以追踪结构发生屈曲的全过程;极值点屈曲和分岔屈曲同时存在,当弹性支撑参数由对称变为不对称时,极值点屈曲路径在特定位置分成基本路径和独立的分离路径,某些位置的分岔屈曲路径变成极值点屈曲路径,并伴随相应临界荷载点的出现和消失;临界荷载仅在量纲一的弹性约束参数较小时随之发生变化,当约束刚度增至一定程度时临界荷载不再随约束刚度的变化而改变。推导的集中荷载下任意拱轴线形竖向弹性支撑浅拱面内屈曲求解公式,可为最终实现任意荷载下任意轴线弹性支撑拱非线性稳定性的解析求解提供参考。