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电场驱动射流的弯曲失稳分析

计算力学学报 2008年第S1期25卷 42-47页

作者：刘岩张若京同济大学航空航天与力学学院上海200092

本文对电场驱动射流弯曲问题的动力模型作了理论推导和数值分析。在假定射流具有牛顿粘性并作一维流动的基础上,建立了射流运动的控制方程,采用此方程来研究当带电流体穿过电场时受小扰动而产生的失稳现象。将方程无量纲化后,利用简正... 详细信息

本文对电场驱动射流弯曲问题的动力模型作了理论推导和数值分析。在假定射流具有牛顿粘性并作一维流动的基础上,建立了射流运动的控制方程,采用此方程来研究当带电流体穿过电场时受小扰动而产生的失稳现象。将方程无量纲化后,利用简正模态法对控制方程进行了稳定性分析,而后采用伽辽金法求解方程。结果表明,外电场增强、表面电荷量进一步增多(电荷量较大时)、射流轴向流速增大(其值较大时)、射流半径减小以及电荷的分布不均匀性增大,都可以显著增强射流的短波不稳定性;射流偶数阶频率导致了不稳定性,而且阶数越高,不稳定性增长得越快;频率具有虚部,意味着模态中相差的存在;并且射流在短时间内会失去稳定性。

关键词：电场驱动射流扰动弯曲失稳简正模态法伽辽金法

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日字形和目字形管弯曲失稳实验及理论研究

日字形和目字形管弯曲失稳实验及理论研究

作者：黄科吉林大学

学位级别：硕士

薄壁管件作为能量吸收结构被广泛应用于汽车、航空航天等领域。伴随着材料发生大变形和塑性应变,这些薄壁管件在碰撞过程中通常会在局部区域发生失稳(包括轴向压溃和弯曲失稳两种形式),不同的截面形状导致其承载能力也有很大差别。一般... 详细信息

薄壁管件作为能量吸收结构被广泛应用于汽车、航空航天等领域。伴随着材料发生大变形和塑性应变,这些薄壁管件在碰撞过程中通常会在局部区域发生失稳(包括轴向压溃和弯曲失稳两种形式),不同的截面形状导致其承载能力也有很大差别。一般来说,可以通过数值模拟和实验来较为准确地预测这些薄壁管件的失稳特性。但是由于这两种方法费时费力,不能满足产品在概念设计阶段的需求,因此需要一种高效的理论分析方法来预测各种截面薄壁管件的失稳特性。一方面,国内外研究者对各种截面薄壁管件的轴向压溃和纯弯曲失稳特性进行了大量细致的研究,这些理论结果可以方便的用于复杂结构的碰撞分析,极大地提高建模和计算效率。另一方面,缺乏对于多腔室截面薄壁管件弯曲失稳特性的研究,尤其是相关的实验研究。本文在实验研究和理论分析的基础上,提出了一种高效的日字形和目字形管弯曲失稳特性分析方法。实验方面,首先通过三点弯曲实验研究日字形和目字形铝管弯曲失稳过程中的变形规律,把握变形的主要特征,在此基础上简化变形模式,得到铝管弯曲失稳的理论模型。这本质上是构造了一族描述梁弯曲失稳的运动许可的位移场,之所以说是一族位移场,是因为位移场中有未确定的参数(半褶皱长和滚动半径)。由于管件的弯曲失稳集中在较小的局部区域,可以认为弯曲过程中产生的材料变形能完全集中在局部的塑性铰线和环形面处,进一步根据机械能守恒原理就可以得到管件弯曲失稳过程中位移-载荷的理论公式。根据塑性结构极限分析中的上界定理,人为构造的一族位移场中有一个位移场,其对应的极限载荷取最小值,根据这个条件可以确定位移场的待定参数(半褶皱长和滚动半径),即从一族位移场中选出某种意义上最接近真实情况的一个。通过单向拉伸试验确定材料最大名义应力之后,将位移-载荷的理论公式与实验数据比较,验证了理论的有效性。但是,根据实验规律抽象出的位移场并不能描述日字形和目字形管在失稳初始时刻的变形,要得到管件失稳初始时刻的弯矩,必须进行应力分析。根据受压薄板屈曲理论,本文又推导了日字形和目字形管的初始失稳弯矩,结合前面的位移分析,就得到了管件弯曲失稳过程中的截面弯矩-截面塑性转角理论关系(即弯曲失稳特性)。然后,将理论分析结果分别与实验结果、数值模拟结果比较,验证了本文提出的分析方法的有效性。在应用方面,开发了一款日字形和目字形管弯曲失稳特性分析软件。用户只需输入截面的几何参数和材料参数,就能得到特定截面的弯矩-塑性转角曲线。另外,利用梁单元和塑性铰建立了曲梁和车身前端结构碰撞的简化有限元模型,在简化模型中,将截面的弯矩-塑性转角曲线赋予塑性铰,用于模拟结构在碰撞过程中的弯曲特性。与详细模型相比,简化模型的精度达到80%,计算效率提高了99%,对于车身在概念设计阶段的抗撞性分析有重要意义。

关键词：日字形管目字形管弯曲失稳软件开发简化模型抗撞性分析

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对射流侵彻玻璃钢过程中弯曲失稳的讨论

弹箭与制导学报 1985年第2期 29-31+79页

作者：王乐善

本文根据射流侵彻玻璃钢的实验研究和对其进行初步分析的结果,提出了一个粗略的物理模型,对射流在侵彻玻璃钢中严重弯曲失稳现象进行了讨论.

关键词：射流侵彻弯曲失稳玻璃钢玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强复合材料

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未固水泥套管段柱状弯曲及失稳分析

石油钻采工艺 1987年第3期 7-17页

作者：吴疆西南石油学院钻井工程教研室

本文采用最小势能原理求解两端刚性固定管柱在管内外压强变化及管柱温度上升情况下的弯曲失稳问题。使用上述力学模型分析石油钻井工程中未用水泥封固的套管段,结果表明,该段套管柱确实存在弯曲失稳问题,它将引起和加剧套管的损坏。为... 详细信息

本文采用最小势能原理求解两端刚性固定管柱在管内外压强变化及管柱温度上升情况下的弯曲失稳问题。使用上述力学模型分析石油钻井工程中未用水泥封固的套管段,结果表明,该段套管柱确实存在弯曲失稳问题,它将引起和加剧套管的损坏。为此笔者推荐:固井时套管外要用水泥全部封固,才可防止问题的发生。

关键词：弯曲失稳封固套管柱管段水泥失稳分析

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国产703高强铝合金轴压角铝构件试验

同济大学学报（自然科学版） 2020年第10期48卷 1442-1451页

作者：胡晓光程永锋周津地郭小农韩军科邢海军中国电力科学研究院有限公司北京100055 同济大学土木工程学院上海200092

完成了703铝合金材料的拉伸试验,得到其力学性能和本构关系。对24根国产703高强轴压角铝构件进行了承载力试验,得到该类构件在轴压作用下的极限承载力和破坏模式。建立了数值分析模型,通过试验结果和数值分析结果的对比,验证了数值模型... 详细信息

完成了703铝合金材料的拉伸试验,得到其力学性能和本构关系。对24根国产703高强轴压角铝构件进行了承载力试验,得到该类构件在轴压作用下的极限承载力和破坏模式。建立了数值分析模型,通过试验结果和数值分析结果的对比,验证了数值模型的正确性。完成大量数值分析,分析了构件长细比和截面规格等因素对构件承载力的影响规律。最后,对比了我国规范公式计算得到的稳定系数和试验实测的稳定系数。结果表明,我国《铝合金结构设计规范:GB 50429—2007》能有效计算国产703高强轴压角铝构件的整体稳定承载力。

关键词：国产703铝合金轴压角铝弯曲失稳弯扭失稳

大宽厚比对称填板双角钢十形组合构件轴压试验与设计方法对比

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建筑结构学报 2018年第7期39卷 123-130页

作者：刘海锋朱彬荣孙珍茂刑海军中国电力科学研究院有限公司北京100055 四川电力设计咨询有限责任公司四川成都610016

对于扭转长细比大于弯曲长细比的大宽厚比对称填板双角钢十形组合构件而言,各规范采用不同方法来计算其稳定系数,填板的构造规定也有所不同,有必要结合试验实测数据,检验不同方法的计算精度和填板构造方式对承载力的影响。为此,进行了2... 详细信息

对于扭转长细比大于弯曲长细比的大宽厚比对称填板双角钢十形组合构件而言,各规范采用不同方法来计算其稳定系数,填板的构造规定也有所不同,有必要结合试验实测数据,检验不同方法的计算精度和填板构造方式对承载力的影响。为此,进行了2类对称填板,共32个双角钢十形组合试件的轴压试验,得到了试件的应变、极限载荷等。试件横截面各测点应变差异较大,且破坏后轴线明显弯曲,该现象表明,虽然各试件的扭转长细比明显大于弯曲长细比,但所有试件最终发生了弯曲失稳。根据试件实测结果检验了不同设计方法的稳定系数计算精度,结果表明：扭转长细比大于弯曲长细比或试件两端之间仅有1个填板时,试件均表现出了良好的承载能力;按GB 50017—2003《钢结构设计规范》中扭转长细比确定的稳定系数远低于研究所得的试件实测值,而弯曲长细比对应的稳定系数与试验的实测值很接近;大多短角钢填板双角钢十形组合试件的轴向承载力略高于焊接填板试件,但前者的造价较低,推荐使用。

关键词：双角钢十形组合构件短角钢填板对称填板大宽厚比轴压试验弯曲失稳扭转失稳

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国产701铝合金L形轴压构件承载性能研究

建筑钢结构进展 2021年第11期23卷 63-71页

作者：胡晓光程永锋陈宣宇郭小农韩军科邢海军中国电力科学研究院有限公司北京100055 同济大学土木工程学院上海200092

国产701铝合金是一种新型铝合金材料,相较于传统的6061-T6铝合金,其强度更高,也具有较好的延性,在塔架中有着广泛的应用前景。首先完成了24根国产701铝合金L形截面轴压构件承载力试验,得到了构件的极限承载力和破坏模式。随后建立了数... 详细信息

国产701铝合金是一种新型铝合金材料,相较于传统的6061-T6铝合金,其强度更高,也具有较好的延性,在塔架中有着广泛的应用前景。首先完成了24根国产701铝合金L形截面轴压构件承载力试验,得到了构件的极限承载力和破坏模式。随后建立了数值分析模型,并通过试验验证了数值模型的正确性。基于所建立的数值模型,完成了大量数值分析,并得到了长细比、截面规格、初始弯曲等因素对构件承载力的影响规律。最后,将试验实测稳定系数和现有规范公式计算得到的稳定系数进行比较,对比结果表明,国产701铝合金L形轴压构件的整体稳定承载力可以采用我国《铝合金结构设计规范》(GB 50429—2007)中的公式进行计算。

关键词：国产701铝合金 L形轴压构件弯曲失稳弯扭失稳数值分析整体稳定

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Y形截面轴压构件的稳定承载力

建筑钢结构进展 2015年第1期17卷 50-55,64页

作者：魏鸣宇邓洪洲同济大学土木工程学院上海200092

Y形截面构件作为一种新型截面代替双角钢或四角钢截面作为输电塔主材构件首次被运用于糯扎渡送电广东±800kV直流输电线路工程中,但目前由于缺乏该种类型截面的理论和试验研究,限制了其推广应用。运用经典弹性理论和切线模量理论分别分... 详细信息

Y形截面构件作为一种新型截面代替双角钢或四角钢截面作为输电塔主材构件首次被运用于糯扎渡送电广东±800kV直流输电线路工程中,但目前由于缺乏该种类型截面的理论和试验研究,限制了其推广应用。运用经典弹性理论和切线模量理论分别分析了3种Y形截面构件在弹性和弹塑性范围内的屈曲性能和稳定承载力,并利用ANSYS软件有限元分析对理论结果进行验证。此外将有限元结果与按《钢结构设计规范》(GB50017—2003)中a类和b类曲线计算得到的稳定承载力比较,提出了Y形截面的设计方法。

关键词： Y形截面单轴对称弯扭失稳弯曲失稳局部失稳稳定承载力

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中巴喀喇昆仑公路顺层岩质边坡受力分析

地下空间与工程学报 2016年第1期12卷 243-249页

作者：廖丽萍朱颖彦杨志全邹代华 Muhammad Waseem 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都610041 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650500 Department of Civil and Resource Engineering Dalhousie University Halifax Nova Scotia Canada University of Peshawar Peshawar Pakistan

为了深入研究中巴喀喇昆仑公路洪扎河以北地段的顺层岩质边坡弯曲失稳机制,采用材料力学压杆稳定及刚性体平衡原理,在***的基础上考虑地震力作用,分析得到岩质边坡的三种弯曲模型（平面边坡的柔性弯曲、平面边坡的三铰梁模型、曲线边坡... 详细信息

为了深入研究中巴喀喇昆仑公路洪扎河以北地段的顺层岩质边坡弯曲失稳机制,采用材料力学压杆稳定及刚性体平衡原理,在***的基础上考虑地震力作用,分析得到岩质边坡的三种弯曲模型（平面边坡的柔性弯曲、平面边坡的三铰梁模型、曲线边坡的三绞铰模型）的失稳公式,将地震与非地震作用下平面边坡的柔性弯曲进行对比分析。研究结果表明：当内摩擦角φj处于0°~15°范围时,若水平地震加速度方向与岩体弯曲方向相反,平面边坡柔性弯曲模型在地震作用下不易发生弯曲变形;若水平地震加速度方向与岩体弯曲方向一致,地震作用下平面边坡柔性弯曲模型的临界状态总长度l总比非地震作用下的l小,平面边坡在此方向的地震作用下更易发生柔性弯曲变形。

关键词：中巴喀喇昆仑公路地震力弯曲失稳压杆稳定顺层岩质边坡