环肋轴对称组合壳塑性极限分析的弹性模量调整有限元方法

基于轴对称截锥壳单元,以单元横截面峰值应力为等效应力,建立了弹性模量调整有限元方法,应用Fortran语言编制了有限元软件用于计算环肋轴对称组合壳的塑性极限载荷.该方法根据组合壳的应力分布情况调整轴对称壳单元和肋骨单元的弹性模量,并进行一系列的弹性迭代计算,计算收敛后即可以得到环肋轴对称组合壳的塑性极限载荷.通过对算例的计算证明:该方法具有良好的收敛性和较高的效率,计算结果与试验结果吻合较好.     

拉压异性材料厚壁圆筒和厚壁球壳的极限载荷分析

本文利用库仑屈服准则,研究了拉压异性材料厚壁圆筒和厚壁球壳的弹性极限载荷和塑性极限载荷,得出了新的结果和结论。计算结果表明,考虑了材料的拉压异性之后,厚壁圆筒和厚壁球壳的极限载荷均有明显提高。     

加肋凹型锥-环-柱结合壳塑性极限分析

为探究加肋凹型锥-环-柱结合壳的塑性极限承载能力,首先通过有限元法分别对加肋凹型锥-柱结合壳和加肋凹型锥-环-柱结合壳进行了塑性极限分析,对比了结构的塑性极限载荷;然后,分析了加载过程中结构的力学行为,提出以极限载荷系数和塑性区扩展长度衡量局部进入塑性后,结构继续承载的能力;最后,指出了加肋凹型锥-环-柱结合壳结构形式的优越性,探讨了其强度标准,并通过一个精车模型试验对计算结果进行了初步验证。     

加过渡环的锥柱组合旋转壳的有限元应力分析与比较

对旋转组合壳体在轴对称静载荷作用下的强度计算,采用了性能良好的三节点曲线壳元,并采用整体坐标下位移和转角各自独立的插值函数推导有限元列式和编制计算机程序。经算例验证表明,上述单元和算法具有单元划分少、精度高、收敛性好的优点。对锥-锥-柱、锥-环-柱、锥-环-锥-环-柱等组合壳过渡区域最大弯矩值和应力值随结构参数变化情况进行了广泛的计算和对比分析,得出了一些有重要工程意义的新结论。     

加肋轴对称薄壳强度分析的有限元方法

加肋轴对称薄壳的强度问题,需要考虑肋骨的作用。针对该问题,采用轴对称曲边壳单元建立了肋骨单元的刚度矩阵,将该矩阵叠加到轴对称曲边壳单元的刚度矩阵中,对加肋轴对称薄壳的强度进行有限元分析。应用Fortran语言编写了有限元计算程序,对一个精车模型进行了强度计算,计算结果同模型试验结果吻合良好,表明该方法可以应用于加肋轴对称薄壳的强度分析。     

水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算

研究了在水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的屈曲.结合DYTRAN软件和NASTRAN软件计算了水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的剩余屈曲强度,并且提出了一种结合上述两种软件计算加肋圆柱壳的剩余屈曲强度的方法.数值计算表明,预测结果与实验结果吻合较好.     

三角形扁壳元素在薄壳弹塑性分析中的应用

本文将M.D.O1son提出的36自由度三角形扁壳元素,推广应用于解决非轴对称壳体的弹塑性有限元分析.推导了相应的计算公式,解决了分层在高斯积分点上判断元素局部进入塑性状态的问题,并编制了相应的有限元分析程序.通过考题说明用这种元素解决等厚度金属非轴对称壳体弹塑性问题是切实可行的.     

轴向冲击载荷下圆柱壳的塑性动力屈曲

对于轴向冲击载荷下圆柱壳的轴对称塑性动力屈曲问题,将临界应力和屈曲惯性项指数参数作为双特征参数求解.由相邻平衡准则导出失稳控制方程、边界条件和波阵面上的连续条件.由失稳瞬间的能量转换和守恒准则,导出波阵面上的一个屈曲变形约束方程.由此得出定量求解2个特征参数和动力屈曲模态的完备定解条件.关于屈曲应力和屈曲波数的理论计算结果与已有实验吻合良好.     

截顶圆锥薄壳振动特性的计算

用有限单元法计算,单元为轴对称截锥壳。法向位移函数w 和周向位移函数v 采用三次多项式,纵向位移函数u 为线性多项式。其节圆自由度选取节圆上三个位移,一个转角和一个剪应变。计算结果与文献[1]、[2]和[3]作了比较。这方法和程序可以应用于计算截顶圆锥壳的振动特性。     

圆筒型压力容器的塑性分析

本文采用Ｍｉｓｅｓ条件与Ｔｒｅｓｃａ条件,对轴对称平面应变压力容器进行塑性分析,取得了弹性极限荷载,塑性极限荷载及弹塑性区交界半径的表达式。     

轴向应力波作用下的圆柱壳弹塑性后屈曲

为揭示柱壳屈曲变形的发展机理及屈曲波与弹塑性应力波耦合传播间的关系,运用非线性显示动力学有限元分析方法对承受轴向高速冲击载荷作用下柱壳的弹塑性后屈曲过程进行了研究。分析结果表明:对于柱壳在轴向高速冲击下的弹塑性轴对称动力屈曲,主要屈曲变形发生在柱壳的两端,屈曲变形的产生及发展与应力波在壳中的传播过程密切相关;塑性应力波在整个屈曲过程中起了绝对支配的作用;屈曲波的产生及发展,都与塑性波的传播及反射有关;弹性应力波由于在整个屈曲过程中持续的时间极短,处于次要的地位。     

基于轴对称内聚力单元的立贮发动机黏接界面结构完整性分析

建立轴对称内聚力单元是进行立贮发动机黏接界面应力分析的重要手段。在变形后的轴对称内聚力单元上建立参考坐标系,推导了单元节点位移在参考坐标系和全局坐标系下的转换关系。基于单元分离位移推导了单元内力矢量和单元刚度矩阵。开展了旋转体的分离测试,验证了轴对称内聚力单元的准确性和高效性。针对立贮发动机,先后开展了轴向加速度以及波浪载荷作用下的发动机结构分析,重点研究了黏接界面上应力的大小以及分布规律。研究方法和结论可以为发动机黏接界面结构分析提供有利参考。     

小水线面双体船单点硬搁浅数值仿真分析

利用非线性有限元数值仿真技术,对某 SWATH 典型实船单点硬搁浅过程进行研究,得出小水线面船搁浅过程中的搁浅戢荷、能量吸收、结构损伤特性和运动情况.结果表明,小水线面搁浅过程中 X 方向的搁浅载荷是主要载荷,结构的损伤变形只波及触底区域附近结构,搁浅部位支柱的应力不高,没有明显的塑性变形,搁浅损伤路径略向船体内侧倾斜,SWATH 的潜体壳板和潜体纵骨发挥了重要的吸能作用,经历搁浅第一阶段后小水线面船的刺余动能大部分转换为 X 向平动动能,少部分转化为 Z 向平动动能及绕 X 轴和 Z轴的旋转动能.     

耐压液舱区域耐压船体强度的研究

本文把带纵骨实肋板式耐压液舱和对应的耐压船体看成一弹性整体,求解了耐压液舱区耐压船体的应力响应,并通过塑性极限分析,求得了其极限承载能力。理论分析与有限元计算及实验结果相比较,吻合较好。     

圆柱壳受不对称径向冲击时的塑性动力屈曲分析

本文发展了Lindberg、Duffey等人的思想,考虑不对称冲击下圆柱壳的塑性动力屈曲问题,旨在研究内凹变形与屈曲的关系。用能量法导出了不对称基本变形的微分方程,近似地将之与对称情形下屈曲扰动控制方程联合,构成一个初值问题,然后进行数值求解。考虑了壳厚变化,放弃了屈曲过程中速度保持不变的假定(对称情形中采用)。本文的研究结果很好地解释了高速冲击时倒塌模式上无屈曲波形,屈曲波形遍布加载范围内且并不明显减弱,局部冲击临界速度高于对称情况形下临界速度等许多实验与已有的分析结果,从而明确了屈曲在塑性动响应中的地位。     

双层柱壳的流固耦合模态计算与试验研究

采用结构有限元和内域流体有限元的流固耦合计算方法,对球壳及其内域流体进行有限元离散计算,并将计算所得的模态振动频率与理论结果进行了比较.采用同样的方法,进一步对加筋双层圆柱壳进行了流固耦合的复特征值分析,并求解了其固有频率和振型.试验分别对双层柱壳充水和不充水情况下模态和模态频率进行了测量,结果证实了数值计算方法的正确性.     

薄壳结构跌落冲击仿真与试验研究

为了验证薄壳结构跌落冲击问题动态数值仿真的方法途径,设计制作了带有配重的薄壳结构,测定了材料主要力学性能,利用非线性有限元软件对该结构进行单次和累积结果的多次跌落冲击数值仿真,并进行了验证试验。对该结构的跌落冲击过程、典型位置的加速度响应、塑性变形的仿真、验证试验结果进行了对比分析,结果表明：采用的数值仿真方法和途径能够较好地研究分析薄壳结构的跌落冲击及其他同类问题。     

Kriging与改进一次二阶矩融合的可靠性分析方法

针对结构可靠性分析问题,提出了Kriging与改进一次二阶矩方法相融合的分析方法。传统的改进一次二阶矩需要计算结构功能函数的梯度信息,在处理包含有限元模型的隐式极限状态问题时会比较困难。该方法将Kriging代理模型与改进一次二阶矩迭代有效而充分地结合,借助Kriging方法提供功能函数的梯度信息,以解决隐式极限状态函数的求导难题,提高分析效率。通过数值与工程算例验证了所提方法的可行性和高效性。     

有初始缺陷圆柱壳轴向压力下的静态塑性屈曲

基于初始缺陷的定义式,推导出有初始缺陷的圆柱壳的几何方程．并假定了一种屈曲时的挠度函数,通过该函数求解塑性屈曲方程,可得到有初始缺陷的圆柱壳塑性屈曲的临界载荷．最后将所得结果与已有的实验结果作了比较．     

纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体高应变率压缩吸能机理

为研究纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体吸能元件在高应变率冲击压缩载荷作用下的变形损伤模式和能量吸收机理,采用ABAQUS商用有限元软件和分离式Hopkinson压杆装置开展数值模拟分析和试验验证研究。对比分析宏观力学响应规律和微观损伤破坏机理,可知吸能结构元件在高应变率压缩载荷下的力学响应具有典型的弹塑性特征,内部芯材主要产生压缩塑性损伤,而表层复合材料沿环向产生拉伸断裂破坏。研究表明,该吸能元件冲击压缩吸能特性优异,可满足水下结构平台的冲击防护和浮力储备要求。