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受轴向冲击圆柱壳非对称屈曲分析

噪声与振动控制 2009年第3期29卷 12-14,22页

作者：顾红军郭胜鹏徐州空军学院江苏徐州221000

轴向冲击荷载作用下薄壁圆柱壳屈曲变形研究一直受人们关注,探讨其动态响应的特征和机理,不仅可以丰富冲击屈曲研究内容,而且为提高结构的抗冲击能力提供理论基础。众多实验现象表明,圆柱壳在轴向冲击荷载作用下非对称屈曲时截面为规则... 详细信息

轴向冲击荷载作用下薄壁圆柱壳屈曲变形研究一直受人们关注,探讨其动态响应的特征和机理,不仅可以丰富冲击屈曲研究内容,而且为提高结构的抗冲击能力提供理论基础。众多实验现象表明,圆柱壳在轴向冲击荷载作用下非对称屈曲时截面为规则几何形状,且不只三角形一种模式,也不是随机现象,而具有一定规律性。文章对环向截面屈曲耗能计算进行理论推导,通过分析对比屈曲耗能与折叠边数、圆柱壳半径的关系,根据最小耗能原理,证实变形规律存在,并分析得到,随半径增加圆柱壳非对称屈曲由三角形模式向多边形模式发展,最终有转变为轴对称变形模式的可能。

关键词：振动与波最小耗能原理非对称屈曲屈曲耗能

深水海底管道铺设的非对称屈曲及失稳机理研究

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深水海底管道铺设的非对称屈曲及失稳机理研究

作者：邓欢浙江大学

学位级别：硕士

海底管道是深海油气开发建设工程的重要组成部分,特殊的工作环境和设计需要决定了管道铺设过程具有不可预见的风险性。深海油气管道在铺设过程中,要经受弯曲和外部巨大静水压力的作用,同时材料非线性和几何非线性的存在使得管道受力变... 详细信息

海底管道是深海油气开发建设工程的重要组成部分,特殊的工作环境和设计需要决定了管道铺设过程具有不可预见的风险性。深海油气管道在铺设过程中,要经受弯曲和外部巨大静水压力的作用,同时材料非线性和几何非线性的存在使得管道受力变得更为复杂。管道在深海铺设过程中极易发生局部屈曲,局部屈曲发展到一定程度会产生失稳,在静水压力作用下屈曲将沿着管道轴线方向进行传递,进而使得管道结构发生失效而丧失承载能力,导致整条管道报废,由此将造成巨大的经济损失。由此可见,开展深海油气管道铺设过程中的屈曲分析及失稳机理的研究具有重要的工程意义。本文通过对已有对称屈曲理论进行扩展,提出了具有初始缺陷管道的非对称屈曲理论,对不同荷载组合和加载路径下管道的承载能力、截面变形等一系列问题进行了较为系统深入的研究。主要研究工作概述为以下几个方面：(1)深海油气管道铺设的非对称屈曲理论。结合实际深水海底管道铺设过程中管道的受力特点,建立了在弯曲、静水压力以及弯曲和静水压力组合作用下具有任意初始几何缺陷的管道的非对称屈曲分析方法。(2)管道的有限元数值模拟分析。建立了管道在弯曲、静水压力以及弯曲和静水压力组合作用下三维有限元数值模型,分析了管道的受力性能以及相应的屈曲响应,并与理论分析结果进行比较以验证理论方法的正确性。(3)分析不同的荷载组合、加载路径、管道径厚比、初始几何缺陷、材料性能等因素对管道抗屈曲能力的影响并对它们的影响机理进行研究。本文的研究工作受到“十一五”国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项课题“深水海底管道铺设技术”(2006AA09A105)、国家自然科学基金(51009122),以及中央高校基本科研业务费专项基金(2010QNA4030)的资助。

关键词：深海油气管道管道铺设初始缺陷非对称屈曲承载能力弯曲数值模拟

复杂荷载组合作用深水海底管道的非对称屈曲及失稳研究

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复杂荷载组合作用深水海底管道的非对称屈曲及失稳研究

作者：倪星月浙江大学

学位级别：硕士

近年来,随着能源需求的增长,世界范围内海洋油气资源的勘探与开发不断地迈向深水和超深水区域,深水恶劣的海洋环境决定了铺管过程具有不可预见的高风险性。在深水海底管道铺设过程中,管道将受到轴向拉力、弯曲变形以及外部巨大静水压力... 详细信息

近年来,随着能源需求的增长,世界范围内海洋油气资源的勘探与开发不断地迈向深水和超深水区域,深水恶劣的海洋环境决定了铺管过程具有不可预见的高风险性。在深水海底管道铺设过程中,管道将受到轴向拉力、弯曲变形以及外部巨大静水压力的共同作用。复杂荷载组合作用下,位于托管架上及触底点附近的管道因受到较大弯曲作用可能发生局部屈曲。因此,结合深水海底管道的实际铺设过程,开展复杂荷载组合作用下深水海底管道的非对称屈曲理论分析及失稳机理研究具有重要的工程意义。本文在详细分析深水海底管道铺设过程受力特点的基础上,对复杂荷载组合作用下具有任意初始几何缺陷管道的非对称屈曲问题进行了较为系统深入的研究。主要研究工作概述为以下几个方面：(1)结合深水海底管道铺设过程的实际受力特点,提出了基于非线性环理论、材料的弹塑性本构关系、虚功方程和Newton-Raphson迭代法的海底管道非对称屈曲理论模型。该模型可以考虑轴向和环向变形、截面初始几何缺陷、材料非线性、复杂的加载条件和路径等因素对管道屈曲失稳的影响。(2)采用通用有限元软件ABAQUS,建立了管道在弯曲和轴向拉力以及轴向拉力、弯曲和静水压力组合作用下三维有限元数值模型,分析了管道的受力性能以及相应的屈曲响应。数值模型结果与理论结果较好的一致性验证了理论方法可行性和精确性。(3)基于非对称屈曲理论模型,对不同加载路径、荷载组合、管道径厚比、初始几何缺陷、材料性能等影响管道屈曲失稳的重要因素进行了参数敏感性分析,并对这些参数的影响机理进行了详细的研究。基于这些参数分析结果,总结了一些重要的结论,以便为深海管道的设计和铺设提供坚实的理论基础。

关键词：深海海底管道管道铺设初始缺陷非对称屈曲承载能力静水压力复杂荷载组合数值模拟

薄壁球壳压缩非对称屈曲特性的实验及有限元分析

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宁波大学学报（理工版） 2015年第3期28卷 63-67页

作者：周刚毅董新龙郝伟伟宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211

采用实验方法研究了球壳在刚性板准静态和冲击压缩下变形特性及非对称屈曲模态,结合ABAQUS有限元分析了球壳冲击压缩下的屈曲变形过程、非对称屈曲特性,探讨了其影响因素.研究结果表明:(1)非对称屈曲模态与冲击速度相关,随着加载速度提... 详细信息

采用实验方法研究了球壳在刚性板准静态和冲击压缩下变形特性及非对称屈曲模态,结合ABAQUS有限元分析了球壳冲击压缩下的屈曲变形过程、非对称屈曲特性,探讨了其影响因素.研究结果表明:(1)非对称屈曲模态与冲击速度相关,随着加载速度提高,薄壁球壳非对称屈曲从5边形转变为6边形.(2)在冲击速度较小时,力—位移响应曲线及失稳变形模态与准静态几乎相同,可近似按准静态过程分析.(3)在对称屈曲阶段的力—位移响应曲线,有限元与实验结果吻合较好.进一步对实验与有限元模拟结果在非对称屈曲阶段的差别进行了探讨,认为冲击实验中平板与球壳的接触约束变化对非对称变形过程有重要作用.

关键词：薄壁球壳非对称屈曲力—位移响应曲线冲击速度

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圆柱壳在轴压冲击载荷下的非对称屈曲分析

华中理工大学学报 1999年第4期27卷 95-97页

作者：刘理刘土光李天匀江松青华中理工大学交通科学与工程学院

研究了轴向时变冲击载荷作用下的圆柱壳非轴对称弹塑性动力屈曲问题．采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌ运动方程，本构关系采用增量理论，借助增量数值计算方法求解运动方程．计算表明：初始屈曲发生时，圆柱壳的变形模态呈轴对称性形式... 详细信息

研究了轴向时变冲击载荷作用下的圆柱壳非轴对称弹塑性动力屈曲问题．采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌ运动方程，本构关系采用增量理论，借助增量数值计算方法求解运动方程．计算表明：初始屈曲发生时，圆柱壳的变形模态呈轴对称性形式，而屈曲发生到一定程度时，圆柱壳就会发生非对称性的变形，而且变形相当明显．

关键词：圆柱壳轴向冲击非对称屈曲屈曲冲击载荷

在轴向应力波传播和反射过程中弹性有限长圆柱壳非对称动态屈曲

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计算力学学报 1997年第4期14卷 420-425页

作者：徐新生刘书田刘凯欣郭杏林大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

本文讨论弹性有限长圆柱壳端部受冲击载荷作用，在轴向应力波传播和反射过程中的非对称动态屈曲问题。通过建立和求解扰动方程得到了动态屈曲的分叉条件，临界载荷和屈曲模态。数值结果表明：当壳壁厚不很薄时，轴对称屈曲临界载荷比非... 详细信息

本文讨论弹性有限长圆柱壳端部受冲击载荷作用，在轴向应力波传播和反射过程中的非对称动态屈曲问题。通过建立和求解扰动方程得到了动态屈曲的分叉条件，临界载荷和屈曲模态。数值结果表明：当壳壁厚不很薄时，轴对称屈曲临界载荷比非轴对称临界载荷高；反之，轴对称临界载荷会比非对称临界载荷低；由于应力波的反射，临界载荷降低，因而更容易发生屈曲，屈曲模态也有其不同特点。

关键词：弹性圆柱壳应力波反射非对称屈曲

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轴向冲击下圆柱壳非轴对称屈曲耗散能分析

力学与实践 2009年第3期31卷 44-47页

作者：郭胜鹏顾红军徐州空军学院机场工程系徐州221000

主要研究受轴向冲击圆柱壳非对称屈曲耗能,从轴向屈曲变形、环向屈曲变形和轴向压缩变形3个角度进行理论推导.结果表明:环向屈曲变形能随屈曲折叠边数增加有减小趋势,且占总耗能比例很小,可知圆柱壳受轴向冲击屈曲过程中外力做功主要转... 详细信息

主要研究受轴向冲击圆柱壳非对称屈曲耗能,从轴向屈曲变形、环向屈曲变形和轴向压缩变形3个角度进行理论推导.结果表明:环向屈曲变形能随屈曲折叠边数增加有减小趋势,且占总耗能比例很小,可知圆柱壳受轴向冲击屈曲过程中外力做功主要转变为轴向变形能,环向屈曲变形消耗外力功很少.

关键词：圆柱壳屈曲能耗非对称屈曲