基于累积失效法含损伤格栅加筋板非线性屈曲状态分析

应用abaqus软件建立复合材料加筋板结构有限元模型,在轴向压缩载荷下,进行线性特征值屈曲分析。针对筋条参数、壁板参数及边界条件等影响因素,计算模型的临界屈曲载荷,对加筋板结构进行屈曲承载能力分析。结果表明:加筋条高度和条数、壁板铺层顺序和厚度及结构边界条件对屈曲载荷影响显著。

采用弹性理论建立了功能梯度材料板的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了功能梯度材料板的中性面位置,在此基础上推导出了功能梯度材料板在均匀温度场中的非线性振动及屈曲微分方程组,求得了功能梯度材料圆板的非线性振动及屈曲的近似解,讨论分析了中性面位置、梯度指数、温度等因素对功能梯度材料圆板非线性振动及屈曲的影响.把该方法计算结果与有限元计算结果进行了比较,验证了该方法的计算结果是可靠的.算例分析表明,中性面位置对均匀温度场中功能梯度材料圆板的非线性振动及屈曲有一定影响.

[文章编号]100228528(2007)1120009204 基于弧长法的钢筋屈曲承载力非线性分析 蒋凤昌 1,2 ,朱慈勉 1 ,薛剑胜 2 ,姜　晔 2 (1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.江苏省第一建筑安装有限公司博士后工作科研站,江苏泰州225300) [摘　要]应用非线性有限元方法分析钢筋屈曲引起承载力退化的问题。使用弧长法对荷载—纵向位移(f—u)平衡路 线进行全过程跟踪研究。分析混凝土结构中由于局部箍筋锈断导致受压区纵筋在未达到全截面屈服时发生非线性屈曲的规 律。分析中考虑不同材料屈服强度、不同几何缺陷(初弯曲)和不同长径比对纵向钢筋承载力退化的影响。拟合大量分析结 果,获得实用的f—u曲线方程式。试验研究对比表明,该实用曲线误差较小,可用于评价锈蚀钢筋混凝土结构剩余承载力。 [关键词]

[文章编号]100228528(2007)1120009204 基于弧长法的钢筋屈曲承载力非线性分析 蒋凤昌 1,2 ,朱慈勉 1 ,薛剑胜 2 ,姜　晔 2 (1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.江苏省第一建筑安装有限公司博士后工作科研站,江苏泰州225300) [摘　要]应用非线性有限元方法分析钢筋屈曲引起承载力退化的问题。使用弧长法对荷载—纵向位移(f—u)平衡路 线进行全过程跟踪研究。分析混凝土结构中由于局部箍筋锈断导致受压区纵筋在未达到全截面屈服时发生非线性屈曲的规 律。分析中考虑不同材料屈服强度、不同几何缺陷(初弯曲)和不同长径比对纵向钢筋承载力退化的影响。拟合大量分析结 果,获得实用的f—u曲线方程式。试验研究对比表明,该实用曲线误差较小,可用于评价锈蚀钢筋混凝土结构剩余承载力。 [关键词]

在发展高压重载大流量隔膜泵过程中,对杆类零件的强度和稳定性有了更高的要求。本文应用有限元软件ansys对隔膜泵的活塞杆进行了强度和稳定性分析,为活塞杆的设计生产以及改进提供了理论依据,具有现实工程价值。

非线性有限元数值计算方法是结构屈曲性能评估的主要手段,然而该方法需要基于精细网格迭代求解,降低结构非线性计算规模是其关键技术之一。采用一种结构非线性有限元降阶方法,对均匀轴向压载荷作用下的网格加筋筒壳结构进行了细致的承载稳定性特性分析。该方法将koiter初始后屈曲理论与newton弧长法相结合,通过多次使用koiter摄动展开来跟踪结构非线性平衡路径。计算比较了特征值屈曲载荷和计及几何非线性效应的非线性屈曲载荷值；采用侧向小扰动载荷模拟结构初始几何形状缺陷,分析了缺陷幅度对临界屈曲载荷的影响规律,在验证了非线性有限元降阶方法分析精度的同时,细致考核了该方法在结构非线性屈曲分析以及缺陷敏感性分析中的计算效率优势。

分别应用半经验工程算法和有限元软件msc.patran/nastran对复合材料加筋板进行剪切稳定性计算,得到结构的失稳临界载荷;开展复合材料加筋板剪切稳定性试验,得到结构的屈曲形式、失稳载荷、破坏过程及破坏载荷。实验结果表明,复合材料加筋板的破坏形式主要表现为筋条的脱胶和蒙皮的破损,该型结构具有一定的后屈曲承载能力。研究表明,工程算法、有限元计算结果与试验所得局部屈曲载荷较吻合,说明工程算法和有限元模拟方法可以用来对该型结构的稳定性能进行分析,从而为该型结构的优化设计及工程应用提供分析参考。

根据复合材料的力学特性,结合有限元理论和工程经验,提出了一种计算复合材料加筋板结构后屈曲承载能力的工程简化理论与方法,并以复合材料j型加筋板计算模型为例,从工程角度说明了计算后屈曲承载能力的思路与公式.利用该方法通过算例计算,将计算结果与实验结果进行对比,发现该种复合材料加筋板稳定性计算方法可以解决后屈曲的几何非线性带来的计算难度,能保持较高的精度,并可用于飞机结构设计的实际应用中.

采用弹性理论建立了功能梯度材料板的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了功能梯度材料板的中性面位置,在此基础上推导出了功能梯度材料板在均匀温度场中的非线性振动及屈曲微分方程组,求得了功能梯度材料椭圆板的非线性振动及屈曲的近似解,讨论分析了中性面位置、梯度指数、温度等因素对功能梯度材料椭圆板非线性振动及屈曲的影响.把该方法计算结果与有限元计算结果进行了比较,验证了该方法的计算结果是可靠的.算例分析表明,中性面位置对均匀温度场中功能梯度材料椭圆板的非线性振动及屈曲有一定影响.

采用广义傅立叶级数法建立了具有弹性约束的复合材料矩形层板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程组,并简化为矩阵形式。运用广义傅里叶级数法对控制方程组进行求解,得到相应的载荷-中心挠度曲线。计算结果表明:非对称层合板在面内载荷作用下,一般产生的是横向变形,但在一定的铺层顺序、边界条件、受载方式等情况下,也可能发生分叉型屈曲。

基于gerhards的木材累积损伤模型的理论分析建立了木构件在承受轴力与弯矩恒载下的强度修正模型,并且仿照西安东门城楼尺寸建立一古建筑木结构模型,对此模型进行有限元静力分析,得到结构中每一构件承受的荷载,将其应用于木材的强度修正模型中,通过数值积分计算得到了部分构件的剩余寿命。

按照美国aar标准,利用有限元软件ansys对40t轴重不锈钢矿石专用敞车车体进行了非线性屈曲分析。文章主要考虑几何非线性,采用增量法对地板有无拱筋的2种车体模型进行分析计算,通过计算结果对比,发现地板上加拱筋不仅提高了车体的强度,还可以增强地板的刚度,使车体在规定载荷内不发生屈曲,提高车体的稳定性。

以某施威德勒型单层球面网壳采光顶为例,建立了其计算模型。首先利用通用的有限元分析软件an-sys对其进行弹性屈曲分析,得到原设计方案的前三阶弹性屈曲临界荷载。然后将特征值屈曲分析的一阶模态作为初始缺陷,采用几何非线性屈曲分析得到非线性屈曲荷载。最后在非线性屈曲分析结果的基础上对原方案进行了优化设计,计算结论对工程设计有参考价值。

以一31.1m×24.1m跨度的椭圆抛物面辐射式张弦梁结构为分析对象,考虑几何非线性、初始几何缺陷、材料弹塑性及活载的半跨布置,对其非线性屈曲性能进行研究。采用分批分阶段的拉索张拉施工方案,通过对张拉全过程的仿真分析,得到直接指导施工的各组拉索张拉力。研究表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布时,稳定承载力系数并非最小;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;材料非线性对结构稳定性影响较大;初始几何缺陷取短轴跨度的1/500较为适宜;各组拉索的实际施工张拉力与目标索力差别较小,张拉过程中,群索之间索力的相互影响不大。

直埋供热管道在温度应力作用下的屈曲变形是管道设计的一个重要问题。应用有限元软件ansys,建立三维管土相互作用的有限元模型,模拟出温度应力作用下管道非线性屈曲变形过程。对不同的管道埋深、管径、管土摩擦系数以及初始缺陷等影响因素进行参数化分析,得出了不同因素影响下管道的临界屈曲温差和屈曲变形规律。结论表明在初始缺陷小,埋深大,管径大等情况下直埋供热管道具有较强的整体稳定性。

本文通过对紧凑型线路相间绝缘间隔棒在受压时临界后屈曲现象进行非线性研究，得到相间绝缘间隔棒临界时和临界后屈曲性态都是稳定的，为设计间隔棒时不以临界载荷作为设计依据而以屈曲后的最大正应力不超过芯棒屈服强度为设计准则从而节省芯棒材料等提供了理论依据，同时对侧向位移与载荷的关系进行了讨论。

为了提高使用材料的稳定性和有效性,针对航空航天飞行器中的典型结构复合材料加筋曲板的屈曲及后屈曲问题,根据等效宽度法的解析表达式,提出了一种快速计算方法,用matlab实现了屈曲临界载荷的数值解。改进方法与参考文献试验结论和有限元仿真有很好的一致性。研究了筋条高度变化对扭转刚度、弯曲刚度的影响,以及筋条高度与极限载荷、等效宽度之间的关系,为加筋板的实际工程开发和应用提供了便捷方法。

采用遗传算法在总体屈曲约束条件下对复合材料格栅加筋板进行布局优化设计。采用一种参数化的平铺等效刚度计算方法,用于分析格栅加筋板的总体屈曲。最后通过有限元分析对优化结果的有效性进行验证。设计变量为轴向和横向的筋条间距、筋条高度和厚度,筋条的布局。该方法适用于在给定板的全部可选尺寸参数,面内设计载荷,边界条件,材料属性条件下,对复合材料格栅加筋板进行质量最轻的布局优化。

采用有限元方法对低速冲击后蒙皮内含有不同分层形式的复合材料格栅加筋(ags)板的分层扩展行为进行了数值模拟。采用虚裂纹闭合技术计算分层前缘的总能量释放率,并以总能量释放率准则作为分层扩展判据,结合自适应网格移动技术,分别研究了在压缩载荷作用下,蒙皮内具有圆形和椭圆形分层的复合材料格栅加筋板的分层扩展过程。数值研究结果表明:分层深度的变化导致了ags的分层扩展特性十分复杂,它与分层深度、初始分层尺寸、蒙皮和肋骨的刚度比、后屈曲变形模式等因素都密切相关。本文结论对ags的承载能力预测及优化设计具有一定的参考价值。

一种基于有效宽度法的加筋壁板后屈曲分析方法——基于有限元与工程法相结合的思路，利用轴向压缩载荷作用下蒙皮屈曲有效宽度的刚度缩减方法，实现了采用线性迭代求解方法来解决加筋壁板的后屈曲问题。与传统结构有限元后屈曲分析方法相比，此方法直观易懂，耗费...

通过建立复合材料格栅结构单元的基本力学假设和分析模型,推导了一种新的等效刚度计算方法,用于分析复合材料格栅加筋板的总体稳定性。该方法充分考虑了筋条和面板的相互作用和中面偏移效应,并具有通用性。结合rayleigh-ritz能量近似法,推导出了求解加筋板总体屈曲载荷的通用特征方程;分析了多种算例,并与修正平铺法进行了比较,结果吻合得很好。

本文研究了格式的人工粘性和动力屈曲准则对复合材料事扁球壳非线笥动力屈曲的影响。