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潜孔钻机钻杆有限元屈曲分析和灵敏度的研究

制造业自动化 2013年第14期35卷 51-52,59页

作者：邵堃袁世先河南职业技术学院机电工程系郑州450046

针对潜孔钻机在工作过程中承受着交变的冲击载荷容易发生失稳的问题,在Ansysworkbench14.0环境下对钻杆进行了有限元屈曲分析,并利用Design Exploration对钻杆各参数进行了灵敏度分析,得出了钻杆各参数和屈曲载荷因子的关系曲线,可以根... 详细信息

针对潜孔钻机在工作过程中承受着交变的冲击载荷容易发生失稳的问题,在Ansysworkbench14.0环境下对钻杆进行了有限元屈曲分析,并利用Design Exploration对钻杆各参数进行了灵敏度分析,得出了钻杆各参数和屈曲载荷因子的关系曲线,可以根据实际工况对钻杆的长度和轴压力进行调整,在满足稳定性的要求下找出符合该工况的最佳参数,同时也为优化设计提供了理论支持。

关键词：潜孔钻机有限元屈曲分析灵敏度屈曲载荷因子

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加劲板有限元屈曲分析

国外建筑科学 1991年第4期9卷 18-31页

作者：汪礼顺重庆建筑工程学院

本文提出了加劲板屈曲分析的等参加劲板弯曲单元。在西文的方法中，加劲松件可放在平板单元内部任意位置，而不必放在节线上，由于等参二次单元能较容易地适应曲线边界，层状板材和横向剪切变形。公式暨能应用于薄板又能适用于厚板。并... 详细信息

本文提出了加劲板屈曲分析的等参加劲板弯曲单元。在西文的方法中，加劲松件可放在平板单元内部任意位置，而不必放在节线上，由于等参二次单元能较容易地适应曲线边界，层状板材和横向剪切变形。公式暨能应用于薄板又能适用于厚板。并给出了各种正交含可变斜交角的斜交加劲板之临界荷载和加劲参数，其结果表明与某些文章发表过结果完全一致。

关键词：加劲板有限元屈曲分析平板结构加筋板

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大型焊接卷筒强度及稳定性分析

大型焊接卷筒强度及稳定性分析

作者：余志良华东交通大学

学位级别：硕士

随着我国经济的不断发展，对外贸易的不断扩大，港口作为其最重要的枢纽逐步向着大型化、专业化方向发展，服务于港口的港口起重机也向着大型化、专业化的方向发展，对港口起重机的工作性能要求也越来越高了，卷筒作为起重机的一个关键... 详细信息

随着我国经济的不断发展，对外贸易的不断扩大，港口作为其最重要的枢纽逐步向着大型化、专业化方向发展，服务于港口的港口起重机也向着大型化、专业化的方向发展，对港口起重机的工作性能要求也越来越高了，卷筒作为起重机的一个关键零部件，它的性能直接影响到起重机的工作性能和效率。因此，对卷筒的设计提出了更高的要求，然而，传统的设计方法是按照经验公式进行设计的，按照这一方法设计生产出来的卷筒壁厚较厚，重量较大，不仅增加了加工制造难度，也提高了成本。很多公司企业为了降低制造难度和生产成本，都采取了一些措施来减薄卷筒壁厚，取得了一定效果，但缺乏统一的规范，没有相应的理论依据，因此，有必要对传统的设计方法进行改进，在此基础上推导出一种科学的合理的能够减少卷筒壁厚的设计方法，为卷筒的设计提供可靠的理论依据，实现减轻结构重量，降低加工制造难度，节约成本，提高工作效率的目的。本论文立足于对物体材料的受力变形分析，结合弹塑性理论、薄壳理论和力学的基本知识，对卷筒强度和稳定性进行深入的研究，运用能量法推导卷筒临界压力计算公式，运用有限元分析软件ANSYS建立模型，对卷筒进行有限元屈曲分析。通过对比分析，为卷筒强度计算和稳定性校核提供理论依据。运用材料力学基本知识，根据卷筒的实际受力变形情况，建立起卷筒变形方程和位移表达式。根据弹塑性力学的基本理论，对卷筒在钢丝绳攥紧作用力下的进行弹塑性分析研究，推导出卷筒分别在弹性和塑性状态时的应力表达式，提出通过弹性和塑性极限压力来作为卷筒设计的重要依据。运用结构的线性屈曲理论，结合能量法对卷筒稳定性进行研究，分析了卷筒在钢丝绳攥紧作用力下的屈曲变形，充分考虑绳槽对卷筒稳定性的影响，将绳槽简化，推导出绳槽惯性矩表达式。用有限元分析软件ANSYS对卷筒进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析，将绳槽转化成与绳槽截面面积相等且形心相同的矩形梁加到卷筒壁上，并画出分析结果的曲线图，结合推导的理论公式与传统计算方法比较，说明传统方法的保守性。通过本文的研究分析，并结合实际情况，证明传统的卷筒设计计算方法是非常保守的，为今后卷筒的设计提供了重要的参考依据。促进了港口起重机在港口的运用和发展。

关键词：卷筒强度稳定性临界压力有限元屈曲分析

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周向内波纹耐压壳筒节结构设计和稳定性分析

周向内波纹耐压壳筒节结构设计和稳定性分析

作者：李坤燕山大学

学位级别：硕士

未来深海发展极具战略意义,潜艇和深海空间站等大型深潜器关键的核心基础零件是耐压壳筒节。在外压作用下,耐压壳筒节会在材料破坏发生之前率先产生稳定性破坏,造成耐压壳筒节的机构失效,从而产生严重后果。相关研究表明,波纹结构可以... 详细信息

未来深海发展极具战略意义,潜艇和深海空间站等大型深潜器关键的核心基础零件是耐压壳筒节。在外压作用下,耐压壳筒节会在材料破坏发生之前率先产生稳定性破坏,造成耐压壳筒节的机构失效,从而产生严重后果。相关研究表明,波纹结构可以提升耐压壳筒节的屈曲性能,因此研究周向内波纹耐压壳筒节屈曲性能具有重要意义。本文在以往耐压壳筒节研究工作基础之上,开展了周向内波纹耐压壳筒节的屈曲性能研究工作。本文研究了圆柱形耐压壳筒节与周向内波纹耐压壳筒节的临界屈曲载荷,并对二者的屈曲性能进行对比分析,证明了周向内波纹耐压壳筒节优越的抗压能力。在此基础上,对如何提升周向内波纹耐压壳筒节屈曲性能展开进一步研究。波纹数目、波纹宽度、波纹高度作为周向内波纹耐压壳筒节的典型特征,势必会对耐压壳筒节屈曲性能造成一定的影响。因此,研究了波纹数目、波纹宽度、波纹高度对波纹耐压壳筒节屈曲行为的作用规律。综合考虑以上因素后,设计出具备最优屈曲性能的周向内波纹耐压壳筒节。针对周向内波纹耐压壳筒节,研究不同材料属性条件下的屈曲性能,证明了周向内波纹耐压壳筒节提升屈曲性能具有普遍性,并探究屈服强度及弹性模量对于耐压壳筒节屈曲行为的影响。研究了不同初始缺陷条件下,周向内波纹耐压壳筒节相对于圆柱形耐压壳筒节屈曲性能的提升,得出周向内波纹耐压壳筒节抵抗初始缺陷能力较强的结论。为保证研究的可靠性,进行了耐压壳筒节屈曲试验,并利用有限元方法计算了试验所用耐压壳筒节的屈曲载荷。结果表明,相比于圆柱形耐压壳筒节,周向内波纹耐压壳筒节屈曲性能有显著提升。

关键词：周向内波纹耐压壳筒节有限元屈曲分析屈曲性能屈曲试验

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半刚性连接框架柱的计算长度

半刚性连接框架柱的计算长度

作者：黄红兵西安建筑科技大学

学位级别：硕士

本文对半刚性连接框架柱的稳定性进行了研究,分析了半刚性连接节点对框架柱稳定性的影响,提出了计算半刚性连接框架柱计算长度的方法。通过理论分析,推导了具有半刚性连接框架柱的一般屈曲方程。运用有限元模型验证了屈曲方程的正确性,... 详细信息

本文对半刚性连接框架柱的稳定性进行了研究,分析了半刚性连接节点对框架柱稳定性的影响,提出了计算半刚性连接框架柱计算长度的方法。通过理论分析,推导了具有半刚性连接框架柱的一般屈曲方程。运用有限元模型验证了屈曲方程的正确性,并计算了任意约束条件下框架柱的计算长度系数μ。考虑半刚性连接的影响,对按传统方法计算的计算长度进行了修正,推导了适用于半刚性连接框架柱的修正系数γ。基于楼层屈曲的思想,认为楼层刚度的消失是结构失效的指标,给出了两种考虑楼层屈曲的计算方法。为便于理论推导和实际应用,引入了端部约束系数r的概念,并把有侧移半刚性连接框架柱的侧向刚度S表示成端部约束系数r和参数Φ(Φ=kl)的函数。利用比例加载假定,提出了半刚性连接框架柱计算长度的实用计算公式。运用楼层屈曲的理论,对多个计算模型进行分析,取得了与ANSYS有限元模型相近的结果;与理论值相比,误差很小。参考欧洲规范EC3,本文对半刚性连接的分类进行了探讨,验证了欧洲规范EC3的合理性。《钢结构设计规范》GB50017-2003没有对半刚性连接框架柱的计算及分类做出明确的规定,本文的研究对设计者提供了参考。

关键词：半刚性连接端部约束系数屈曲方程计算长度系数有限元屈曲分析半刚性连接节点分类

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地下室外墙单面模板支撑体系研究与应用

地下室外墙单面模板支撑体系研究与应用

作者：李进重庆大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的加快，城市用地日趋紧张，基坑沿地下室外墙边线开挖的情况已经屡见不鲜。在地下室外墙外边线无模板支撑工作面的情况下，只能采用单面支模的形式。单面支模的搭设材料主要有型钢刚架和扣件式钢管支架两种，本文研... 详细信息

随着我国城市化进程的加快，城市用地日趋紧张，基坑沿地下室外墙边线开挖的情况已经屡见不鲜。在地下室外墙外边线无模板支撑工作面的情况下，只能采用单面支模的形式。单面支模的搭设材料主要有型钢刚架和扣件式钢管支架两种，本文研究的扣件式单面模板支撑体系属于后者。扣件式钢管脚手架引入我国使用已逾40年，因其具有搭设方便、成本较低、通用性和适用性强等优点，得到了广泛的应用。我国JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中并没有对承受侧向压力的单面模板提出相应规定与指导建议，因此本文以扣件式单面模板支撑体系为研究对象，希望对类似工程有一定的借鉴与指导意义。论文主要包括以下几个方面的内容：①通过2013年多起模板支撑倒塌事故分析，指出计算方法不合理、构配件管理不到位和施工管理不到位等因素是造成模板支撑体系坍塌事故的主要诱因。②对比单面支模与双面支模的特点，并对单面支模体系的常见形式进行了图文说明，提出扣件式钢管斜撑三角架这一较为经济、灵活的搭设方案。描述了支撑体系的组成与构造措施。③阐述了我国、英国、美国相应规范对新浇混凝土侧压力值计算式的相关规定;对我国、英国、日本的压杆临界力计算公式进行了对比与总结;基于我国脚手架发展中的铰接模型、排架模型、刚框架模型，推导了半刚性有侧移框架的压杆计算长度计算表达式;同时为便于工程实用，推导了多弹性支座多节间连续压杆的计算模型、计算方法及临界力表达式。④采用MIDAS/Gen有限元分析软件对单面模板支撑体系进行三维有限元屈曲分析。确定了工程实例中单面模板支撑架的薄弱部位，同时也指出地锚是施工时应严格控制的关键点。⑤指出构配件的初始缺陷、搭设初始条件、构造措施等是影响单面模板支撑体系承载力的主要因素，并对施工时构配件选择与检测、混凝土浇筑方式、薄弱部位的加强等方面提出了相应建议。

关键词：单面模板支撑体系组成与构造计算理论有限元屈曲分析影响因素

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具有展示窗的瓦楞纸箱的承载能力分析

具有展示窗的瓦楞纸箱的承载能力分析

作者：贺妙欣江南大学

学位级别：硕士

具有展示窗结构的瓦楞纸箱是一种小型的、用于展示内部商品的包装形式,由微型瓦楞纸板制成,使用环境多为超市货架堆码。然而纸箱在堆码过程中会变形失稳,影响内装产品的销售。基于这样的问题,本文从结构稳定性的角度,重点研究各种开窗... 详细信息

具有展示窗结构的瓦楞纸箱是一种小型的、用于展示内部商品的包装形式,由微型瓦楞纸板制成,使用环境多为超市货架堆码。然而纸箱在堆码过程中会变形失稳,影响内装产品的销售。基于这样的问题,本文从结构稳定性的角度,重点研究各种开窗形式对纸箱承载能力的影响,主要考虑纸箱的开窗形状和位置变化对纸箱承载能力的影响,开窗个数和展示面积则设定为固定值。瓦楞纸板是一种正交各向异性夹层板,内部有波纹结构,为了方便研究,本文把瓦楞纸板转化成一种等效的正交各向异性薄板,并根据试验方法和经验公式确定材料参数,分析瓦楞纸箱及其侧板的承载规律并计算其屈曲临界载荷。本文还用有限元软件ANSYS10.0对纸板和纸箱进行屈曲分析,研究纸板和纸箱在承受压缩载荷时的承载能力和稳定性。理论结果为正确建立有限元模型提供了可靠的依据。为了更有效的研究各种开窗形式对瓦楞纸箱承载能力的影响,本文尝试用试验方法、有限元方法和理论分析方法三种方法分析,同时给出了有限元模型,分别得到了开窗形式对纸箱承载能力的影响规律。比较这三种方法得到的的纸箱的临界载荷,发现他们都呈现出有相似的趋势,说明这三种方法都是合理的,可以用于纸箱的承载能力分析。同时也说明有限元模型的正确性。分析所得的结论是纸箱上同样面积的展示窗横向尺寸较大而纵向尺寸较小时,纸箱的承载能力损失较小;窗口位于几何中心的纸箱比窗口偏离中心的承载能力损失小。这为纸箱的展示窗设计提供一定参考。通过讨论瓦楞纸箱开窗因素对纸箱承载能力的影响,结合试验数据和有限元计算结果,给出了在瓦楞纸箱上设计展示窗的一些初步的建议,对瓦楞纸箱展示窗口的设计有一定的指导性。本文利用有限元软件ANSYS建模的优点在于可以减少试验次数,节省设计成本,为以后做展示窗口的优化设计打好了基础。由于有限元分析方法具有上述优点,所以推荐优先使用有限元方法去分析纸箱的承载能力。

关键词：瓦楞纸箱展示窗口承载能力有限元屈曲分析

面向自动铺丝过程中Nomex蜂窝芯静态压缩变形的研究

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面向自动铺丝过程中Nomex蜂窝芯静态压缩变形的研究

作者：窦明月南京航空航天大学

学位级别：硕士

自动铺丝技术可显著降低复合材料制造成本、提高成型效率,是未来生产航空航天复合材料构件的重要技术之一。Nomex蜂窝夹层结构复合材料蒙皮成型工艺主要以手糊铺放为主,存在精度差、劳动强度高、材料利用率低、质量稳定性差等问题。为... 详细信息

自动铺丝技术可显著降低复合材料制造成本、提高成型效率,是未来生产航空航天复合材料构件的重要技术之一。Nomex蜂窝夹层结构复合材料蒙皮成型工艺主要以手糊铺放为主,存在精度差、劳动强度高、材料利用率低、质量稳定性差等问题。为获得良好的Nomex蜂窝夹层结构铺放成型质量,目前国内外相继开展了Nomex蜂窝夹层结构复合材料自动铺丝成型的研究,但有关自动铺丝过程中铺放压力的选取以及影响尚无深入研究。本文以正六边形Nomex蜂窝芯为研究对象,重点研究自动铺丝过程中Nomex蜂窝芯静态压缩变形问题,为自动铺丝技术在蜂窝夹层构件得到广泛运用提供参考和依据。本文主要研究工作包括:（1）系统地分析了自动铺丝过程中Nomex蜂窝芯静态压缩变形过程,得到了两种影响因素:铺放压力和Nomex蜂窝芯结构参数。基于对Nomex蜂窝芯典型压缩应力-应变曲线的分析,将Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷值定义为Nomex蜂窝芯与铺放压辊之间的最大接触应力;基于单向受压的四边简支矩形薄板屈曲理论,建立Nomex蜂窝芯面外承载临界屈曲载荷基本方程,得到了蜂窝芯厚度和芯格边长的比值对其临界屈曲载荷值的影响最为显著。（2）建立并验证了单胞Nomex蜂窝芯有限元模型。采用有限元线性屈曲（特征值法）和非线性屈曲（弧长法）分析法得到的Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷值和极限载荷值,与Nomex蜂窝芯静态压缩试验数据进行对比。研究表明:对于Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷值的分析,特征值法较弧长法更精确,而弧长法可以更好模拟Nomex蜂窝芯静态压缩变形的后屈曲行为。（3）基于高斯统计理论,以硅橡胶压辊为研究对象,结合硅橡胶准静态压缩实验,确定了硅橡胶弹性模量为1.22MPa;利用实验的方法验证了经典赫兹接触理论可运用于柔性硅橡胶压辊与Nomex蜂窝芯的弹性接触过程,计算出了不同芯格边长的Nomex蜂窝芯与压辊的接触芯格数目,将单胞Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷值与接触芯格数目相乘得到柔性压辊与Nomex蜂窝芯之间的最大接触应力及Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷值。（4）基于对柔性压辊与Nomex蜂窝芯的弹性接触过程分析,将赫兹接触应力不超过Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷时所对应的最大铺放压力定义为许用铺放压力,分析了蜂窝芯厚度和芯格边长对Nomex蜂窝芯许用铺放压力的影响规律,研究表明:自动铺放压力在100N00N之间,Nomex蜂窝芯厚度的增加对许用铺放压力无明显影响;而芯格边长的增加对许用铺放压力影响明显,确定了芯格边长在3.8mm.0mm之间,Nomex蜂窝芯许用铺放压力为800N;芯格边长在4.0mm.2mm之间,Nomex蜂窝芯许用铺放压力为500N。

关键词：自动铺丝成型 Nomex蜂窝芯临界屈曲载荷有限元屈曲分析柔性铺放压辊许用铺放压力

新型绿色瓦楞蜂窝复合纸板力学性能数值模拟分析

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包装学报 2017年第2期9卷 56-62,84页

作者：廖泽顺马文书国光电器股份有限公司广东广州510800

对瓦楞蜂窝复合纸板与蜂窝纸板的边压强度及抗弯强度进行比较。利用有限元仿真技术严格控制两种纸板的材质、材料用量及尺寸均相同,将结构对两种纸板边压强度及抗弯强度的影响从众多影响因素中解耦,建立两种纸板的大尺寸数值模型试样,... 详细信息

对瓦楞蜂窝复合纸板与蜂窝纸板的边压强度及抗弯强度进行比较。利用有限元仿真技术严格控制两种纸板的材质、材料用量及尺寸均相同,将结构对两种纸板边压强度及抗弯强度的影响从众多影响因素中解耦,建立两种纸板的大尺寸数值模型试样,并采用屈曲分析方法对两种纸板的边压强度进行仿真分析,同时对比分析两种纸板的抗弯强度。分析结果表明:在材质、密度、耗材及尺寸相同的前提下,瓦楞蜂窝复合纸板的边压强度比蜂窝纸板的高出约30%;瓦楞蜂窝复合纸板的纵向及横向抗弯强度比蜂窝纸板的分别高出75%,92%,蜂窝纸板纵、横两个方向的抗弯强度基本相同。

关键词：瓦楞蜂窝复合纸板蜂窝纸板有限元屈曲分析边压强度弯曲强度