在内压和弯曲载荷下钢管临界屈曲应变的确定

通过有限元分析方法,开展了钢管在内压和弯曲载荷联合作用下的数值仿真计算.基于临界屈曲应变的影响因素分析,确定了计算工况,建立了有限元模型,研究了径厚比、内压、钢级对临界屈曲应变的影响.根据数值计算结果,回归得到了钢管在内压和弯曲载荷作用下的临界屈曲应变的计算公式,利用Matlab回归得到了非线性系数.实物试验结果验证表明,所建立的计算公式与CSA和DNV计算公式相比,有更高的预测精度.     

能量法按迭加挠曲线计算压杆临界力

计算压杆临界力,一般应用静力法或能量法。对于边界条件比较复杂的压杆,例如两端同时带有抗转弹性支承、横向弹性支承的杆,静力法将导致复杂的超越方程,解此超越方程不仅困难而且惰度也不易保证。若用能量法解上述问题,往往由于事先不知道杆在临界状态时的弹性曲线方程而无法计算。     

采用夹层模型对压杆蠕变屈曲问题的分析

基于夹层模型理论，建立了具初始缺陷两端可动铰支压杆的非线性蠕变屈曲控制方程．由于对压杆截面的简化处理，所得控制方程仅含时间函数，极易求得问题的近似解析解或数值解．为验证该方法的正确性和计算精度，基于一般压杆蠕变屈曲理论，对相应问题进行半解析法求解．结果表明，两种解法所确定的屈曲临界时间十分接近，说明当材料非线性较小时，采用本文所提出的简化模型和分析方法，可方便和精确地对压杆蠕变屈曲问题进行定量分析．     

四角锥钢网架结构倒塌试验模型的数值模型分析

竖向荷载下四角锥网架结构的整体倒塌通常是拉杆屈服和压杆屈曲综合作用的结果。针对其倒塌破坏特征,以一个倒置四点支承四角锥网架结构为例,基于非线性有限单元法建立了考虑单杆初始弯曲的网架结构倒塌数值分析模型,并通过一个网架结构模型的倒塌试验对其可靠性进行了验证,进而考察了压杆屈曲对网架倒塌过程的影响程度。分析结果表明:考虑单杆初始弯曲的钢网架结构倒塌数值模型计算结果与试验结果吻合度较高,验证了数值分析方法的可靠性;考虑杆件初始弯曲的模型可完整揭示竖向荷载作用下网架结构的倒塌全过程;不考虑单杆初始弯曲将会过高的估计网架结构的极限承载力而偏不安全;在网架倒塌前削弱杆件均存在屈曲现象,削弱最靠近角支座位置的上弦压杆,对网架的抗倒塌性能最为敏感;压杆屈曲后性能对网架抗倒塌能力仍有贡献,直接杀死屈曲压杆的分析结果偏于保守。     

基于ANSYS的管道屈曲临界载荷分析

为了研究管道初始横向位移对其临界屈曲载荷的影响,采用数值分析方法,进行屈曲分析。首先利用特征值法进行屈曲求解,获得屈曲模态,并以此作为初始位移输入的基本参数;其次结合管道的几何参数,应用ANSYS有限元软件建立管道模型,并求解非线性大变形模型,分析初始横向位移对管道屈曲临界载荷的影响。结果表明:初始横向位移与管道的屈曲临界载荷是负相关的,初始位移越大,临界屈曲载荷越小,且几乎呈线性关系。研究结果可为今后的管道设计和工程建设提供技术支持。     

球冠状凹陷对圆柱壳轴向临界载荷的影响

针对导管架受撞击后结构轴向临界载荷发生变化的问题,采用线性屈曲分析模块,模拟分析了凹陷位置、凹陷半径及深度对圆柱壳轴向临界载荷的影响,得出了球冠状凹陷对圆柱壳轴向临界载荷的影响规律。结果表明,承受轴向载荷圆柱壳对缺陷的敏感程度与凹陷位置、半径及深度有关;凹陷位置变化使得轴向临界载荷近似呈现正弦规律,凹陷半径增加使得轴向临界载荷减小,且临界载荷变化率逐渐降低;凹陷深度增加使得轴向临界载荷减小,且临界载荷变化率逐渐增加;圆柱壳对凹陷存在2个最敏感区和2个最不敏感区,这些区域不随凹陷位置、凹陷半径及深度的变化而变化;用Fourier级数拟合凹陷圆柱壳轴向临界载荷计算公式,计算值与仿真结果平均绝对误差是1.5%,满足工程分析的需要。     

波状水平段管柱屈曲特性试验研究

在实际钻井作业中,水平井实钻轨迹往往同时存在井斜角和方位角改变,水平段近似呈波状变化,管柱屈曲现象复杂。针对这一问题,对现有的水平井管柱屈曲特性试验装置进行了改造,通过改变管柱组合的尺寸和井眼曲率,开展了波状水平段管柱屈曲特性室内模拟试验,得到了波状水平段管柱螺旋屈曲临界载荷以及屈曲后管柱受摩擦阻力随井眼曲率和环空间隙的变化规律。研究结果表明,在波状水平井眼中,随井眼波状段曲率的增加,螺旋屈曲临界载荷逐渐降低,钻柱屈曲后的摩擦阻力增大;同一种钻柱下,井眼与钻柱的环空间隙增大会导致钻柱临界屈曲载荷降低,摩擦阻力增大。该研究对现场合理选择钻井管柱尺寸以及控制水平井井眼轨迹具有重要意义。     

材料特性对大型油罐象足屈曲临界应力的影响

象足屈曲是大型油罐在地震载荷作用下的典型破坏方式。在国内外规范中,油罐抗震设计公式均基于薄壳的弹性稳定理论,而象足屈曲属于弹塑性屈曲,因此,有必要研究储罐材料特性对象足屈曲临界应力的影响。基于Ramberg-Osgood材料模型,提出大型油罐象足屈曲的临界应力计算公式,分析材料参数的屈强比、屈服强度以及罐壁环向应力对罐壁屈曲临界应力的影响。研究结果表明:大型油罐发生象足屈曲时,材料幂硬化指数与罐壁屈曲临界应力的关系受罐壁环向应力的影响,环向应力的增大能够有效降低储罐的屈曲临界应力,且屈曲临界应力随着屈强比的增大而降低。当环向应力与屈服强度之比一定时,材料屈服强度的增大能够适当提高罐壁屈曲临界压应力,但效果并不显著。     

变截面楔形工字钢简支构件的平面外弹性稳定计算

本文针对腹板的高度线性渐变的变截面工字钢简支构件,进行了平面外弹性失稳临界荷载的研制。以往的公式＾［１,２］采用将楔杆等效为以小端截面作为等直杆的截面,将渐变的影响计入计算长度系数的方法;本文提出了楔杆的等效截面特性概念,而将计算长度系数保持不变。先分别研究了轴心受压、偏心受压及只受端弯矩作用受力条件下楔杆的平面外稳定,进而得出在受轴力及端弯矩联合作用下楔杆的平面外稳定临界荷载的相关公式,以有限单     

风力发电机塔筒的强度、稳定性及动力学分析

利用有限元分析方法,建立了塔筒的有限元分析模型,对塔筒在各种工况下的静强度进行了分析。同时对塔筒进行模态分析,得到了塔筒的固有频率和振型。对塔筒进行稳定性分析,建立了塔筒非线性稳定性分析模型,计算得到塔筒的临界屈曲载荷。通过分析得到不同方向的载荷对塔筒稳定性的不同影响。     

农用收获机轴承座的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了农用收获机轴承座的三维模型。模拟轴承座的实际工作情况,对轴承座的下半圈一定范围内按照余弦规律施加载荷。计算结果表明:施加余弦载荷后,轴承座的受力情况更接近实际的工作情况,与理论偏差也较小。     

压杆稳定计算的图解解析法

本文说明了压杆稳定计算的图解解析法的原理，分析了压杆截面设计图解解析法的使用条件，通过例题说明了求解过程。     

两对边简支两对边自由矩形板的临界荷载

通过对两对边简支两对边自由矩形板在简支边有均匀压力作用下的稳定问题的研究，得出了板的失稳波形与临界荷载的二阶渐延表达式，并给出了５种不同材料临界压力值的数值结果     

拉索预应力折线型立体桁架拱布索方案研究

针对折线型立体桁架拱结构，提出了4种拱平面内的布索方案，研究了4种方案下预应力拱结构的静力及稳定性能，分别从结构位移的减小、索初始预拉力值的高低、水平支反力的降幅、杆件内力分布的均匀性及结构稳定性的提高5个方面与未布索立体桁架拱作了综合对比.结果表明，按照桁架拱在极限荷载作用下的屈曲形态布置撑杆拉索能够最有效地改善拱的静力性能，提高其稳定极限承载力.另外，由对预应力桁架拱的失稳模态分析发现，拉索通过撑杆对结构施加预应力能更有效地约束结构的整体变形.     

含缺陷海底管道横向屈曲行为的数值模拟

海底管道在制造、敷设及运行过程中不可避免地会产生局部或整体初始几何缺陷。为了研究海床表面敷设的含缺陷管道横向屈曲行为,建立了含5种初始几何缺陷管道的横向热屈曲非线性数值计算模型,并验证了有限元模型的准确性,重点分析了缺陷类型、不直度对管道横向屈曲行为的影响。结果表明:横向屈曲变形是海底管道安全运行的一个重要威胁,不直度越大,临界温升越小,管道越容易发生横向热屈曲;在不直度相同的条件下,管道初始几何缺陷中心处曲率绝对值越小,抗横向热屈曲能力越强。基于无量纲分析法,提出了适用于含多种通用的初始几何缺陷海底管道的临界温升计算一般表达式,以期为海底管道抗热屈曲工程设计提供参考。     

小型航煤储罐的吸瘪机理

针对新疆某100 m3航煤储罐的吸瘪事故,采用数值仿真技术,通过高阶壳单元有限元模型进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,对小型航煤储罐的吸瘪机理进行了详细探讨.通过储罐运行参数确定罐体承受负压范围,通过模态分析确定无缺陷罐体承受的极限负压,对比了不同工况下储罐的变形和受力分布,确定了有缺陷储罐极限负压.研究表明,单纯...     

变截面楔形工字钢简支构件的平面外弹性稳定计算

本文针对腹板的高度线性渐变的变截面工字钢简支构件,进行了平面外弹性失稳临界荷载的研究。以往的公式     

高墩-群桩体系临界荷载计算

考虑桩-土相互作用对上部高桥墩稳定性的影响, 基于力效相等原则,通过力法原理,将群桩基础进行等代以模拟桩土作用,导出了单肢高墩-群桩体系在竖向荷载作用下的屈曲临界荷载计算公式.通过工程实例验证了本文方法的可行性,分析了桥墩刚度和高度对体系稳定性的影响结果表明：桥墩的刚度和高度是影响体系屈曲性能的两个重要因素,但当墩高及其刚度值超过某一界值,体系的临界荷载趋于一定值,即结构的屈曲破坏不是一个材料破坏的问题,而是体系存在一最优墩桩刚度比和长度比,使得墩-桩-土三者共同工作最协调.