【摘要】：對于受外壓作用的圓柱殼,失穩(wěn)失效是其主要的失效形式之一。而圓柱殼的臨界屈曲壓力與其幾何尺寸、幾何缺陷以及材料性能均有緊密的聯系。在圓柱殼本身的這些影響因素確定的情況下,開孔接管結構作為容器設備常見的結構形式,破壞了圓柱殼結構的連續(xù)性,往往會致使圓柱殼的臨界屈曲壓力發(fā)生變化。目前,對于含接管圓柱殼的外壓穩(wěn)定性研究相對較少,且往往未考慮結構的真實幾何缺陷對其穩(wěn)定性的影響。因此,開孔接管結構對圓柱殼臨界屈曲壓力的具體影響還需要進一步的研究。本文從這一角度出發(fā),采用實驗與數值模擬相結合的方法,對傅里葉級數模型在含接管圓柱殼數值模擬中應用的有效性進行了驗證;并基于傅里葉級數模型,將開孔接管結構對含接管圓柱殼穩(wěn)定性的影響進行規(guī)律性探究。本文通過搭建外壓實驗臺進行了含接管圓柱殼的外壓實驗研究。通過實驗研究分析開孔接管結構對于圓柱殼失穩(wěn)形貌具體影響。由實驗后的試樣失穩(wěn)形貌及應變數據得出:開孔接管對于圓柱殼穩(wěn)定性的影響是局部的。但在開孔較大時,一定程度上會影響開孔位置的失穩(wěn),導致該位置無法形成波形。同時,本文對外壓實驗試樣進行3D掃描,根據掃描缺陷數據獲取其掃描模型及傅里葉級數模型,二者的數值模擬結果與實驗數據均有較好的吻合,驗證了數值模擬方法以及傅里葉級數模型的有效性。本文采用ABAQUS有限元計算軟件,結合Python腳本語言建立含接管圓柱殼的傅里葉級數模型并進行數值模擬分析,采用正交試驗的方法研究討論不同幾何尺寸和幾何缺陷的圓柱殼中,開孔接管結構對圓柱殼穩(wěn)定性的影響,并通過接管厚壁補強研究目前的半面積補強法在圓柱殼外壓穩(wěn)定性上的準確性。研究結果發(fā)現:在開孔率為0.3~0.7的范圍內,開孔接管結構對圓柱殼穩(wěn)定性的影響,不僅取決于開孔以及接管厚度的大小,還與圓柱殼本身的穩(wěn)定性有著緊密的關系。隨著接管厚度的增加,圓柱殼臨界屈曲壓力呈現為一種對數式增長。圓柱殼本身的臨界屈曲壓力越高,開孔接管結構對其穩(wěn)定性的影響就越為顯著,而相同接管厚壁補強條件下的臨界屈曲壓力削弱比越大�？偨Y全文,對含接管圓柱殼試樣進行了三維幾何形貌的掃描并進行了外壓試驗。通過數值模擬與實驗相結合的方法,驗證了將傅里葉級數模型用以研究含接管圓柱殼結構外壓穩(wěn)定性的準確性�；诟道锶~級數模型,采用正交法,以不同缺陷幅值、長徑比、開孔率的含接管圓柱殼為研究對象,通過數值模擬分析研究各因素對臨界屈曲壓力的影響。
【圖文】：

圖 1-1 研究路線框架圖基于傅里葉級數模型，也就是考慮了圓柱殼幾何形貌缺陷的情況下，本文以不同幅值、長徑比、開孔率的含接管圓柱殼為研究對象，通過數值模擬分析研究接管厚臨界屈曲壓力的影響，分析接管厚壁補強的可行性。同時，采用外壓實驗、逆向工對數值模擬研究進行驗證及補充。主要研究內容如下：（1）由板材卷焊成型圓柱殼，并分別設置 0.3 及 0.7 兩種開孔率下的接管。通過 3描儀掃描獲取實驗試樣的掃描模型，經 ABAQUS 對其數值模擬后獲取各試樣預計界屈曲壓力及屈曲位置。（2）搭建含接管圓柱殼外壓實驗臺，通過外壓實驗，，獲取不同尺寸參數下含接柱殼失穩(wěn)時的臨界屈曲壓力及失穩(wěn)形貌，并通過應變片測得失穩(wěn)狀態(tài)下個關鍵點的應變數據。由實驗結果分析開孔接管結構對圓柱殼失穩(wěn)的具體作用形式，并為后續(xù)值模擬存儲數據。（3）基于簡化傅里葉級數模型，通過 ABAQUS 模擬計算不同尺寸參數下含接管殼的臨界屈曲壓力。分析研究幾何缺陷、開孔率、接管厚度等參數對含接管圓柱殼性的影響程度。并通過不斷增加接管壁厚的方法，研究接管厚壁補強在外壓下的具

12 3 4 5 6 注水口放水口加載口8放空口 壓力表口壓力腔壓力腔1 手孔 2 下托板 3 螺桿 4 圓筒試樣 5 上托6 乙型法蘭 7 平蓋 8 鞍座圖 2-1 外壓實驗裝置示意圖
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH113.25

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本文編號：2634375