壓力容器廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域、石油工業(yè)、輕工機(jī)械等以及人們?nèi)粘Ｉ钪�。�?duì)于外壓容器來說,外壓容器的破壞主要是由于穩(wěn)定性不足所引起的失效。穩(wěn)定性問題對(duì)于外壓容器來說至關(guān)重要,保證其具有足夠的穩(wěn)定性是外壓容器正常工作的基本前提。本文主要以薄壁筒體為研究對(duì)象,分析薄壁筒體受外壓作用下引起的側(cè)向失穩(wěn)以及局部失穩(wěn)問題,為今后研究其穩(wěn)定性問題提供依據(jù)。本文利用ANSYS有限元軟件中特征值屈曲分析與非線性屈曲分析對(duì)薄壁圓筒進(jìn)行模擬分析,主要研究筒體尺寸、材料性能以及初始缺陷(橢圓度、材料不均勻性)對(duì)臨界壓力以及屈曲形態(tài)的影響,并討論支座結(jié)構(gòu)以及開孔結(jié)構(gòu)對(duì)臨界壓力以及屈曲形態(tài)的影響。通過對(duì)不同尺寸的薄壁短圓筒進(jìn)行外壓穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),探究實(shí)測值、理論值與模擬值三者之間的關(guān)系。為了使容器具有足夠的穩(wěn)定性,通常需要設(shè)計(jì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu),本文主要研究加強(qiáng)圈/筋對(duì)臨界壓力的影響。分析常見加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、不同加強(qiáng)方式以及布置方式對(duì)臨界壓力的影響,通過對(duì)比分析明確何種場合采用何種加強(qiáng)方式。利用正交設(shè)計(jì)方法設(shè)定16組帶扁鋼加強(qiáng)圈的筒體結(jié)構(gòu)參數(shù),通過對(duì)其進(jìn)行有限元分析,并采用最小二乘法對(duì)無量綱化的模型參數(shù)進(jìn)行擬合,給出了扁鋼加強(qiáng)圈薄壁筒體臨界壓力擬合公式,討論了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)扁鋼加強(qiáng)圈筒體臨界壓力的影響。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH49
【部分圖文】：

小于殼體材料屈服極限時(shí)，同時(shí)殼體滿足強(qiáng)度要求即強(qiáng)度足夠大，但此時(shí)殼體也會(huì)突然失去原有的形狀，殼體被壓癟或發(fā)生變形，在殼體表面某些部位發(fā)生凹陷，某些部位發(fā)生凸起，產(chǎn)生波形（如圖2.1所示），我們將這種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)[57]。通常外壓容器的破壞并不是由于強(qiáng)度不足導(dǎo)致的破壞，而是由于容器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足引起的失穩(wěn)破壞，因此為了使外壓容器能夠正常工作保證其穩(wěn)定性是非常有必要的。圖2.1 外壓筒體失穩(wěn)變形圖（1）側(cè)向失穩(wěn)當(dāng)容器外表面受到均布的側(cè)向外壓時(shí)（力作用垂直于筒體外表面），由于筒體穩(wěn)定性不足將發(fā)生失穩(wěn)，此時(shí)的失穩(wěn)叫側(cè)向失穩(wěn)。因側(cè)向外壓使筒體失去原有的形狀而出現(xiàn)波形且波形數(shù)為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè) ，如圖2.2所示。圖2.2 筒體側(cè)向失穩(wěn)后的形狀P

當(dāng)容器外表面受到均布的側(cè)向外壓時(shí)（力作用垂直于筒體外表面），由于筒體穩(wěn)定性不足將發(fā)生失穩(wěn)，此時(shí)的失穩(wěn)叫側(cè)向失穩(wěn)。因側(cè)向外壓使筒體失去原有的形狀而出現(xiàn)波形且波形數(shù)為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè) ，如圖2.2所示。圖2.2 筒體側(cè)向失穩(wěn)后的形狀P

12(a)極限屈曲 (b)穩(wěn)定的分叉屈曲 (c)不穩(wěn)定的分叉屈曲圖2.6 不同情況下載荷-位移曲線圖2.6中實(shí)線表示穩(wěn)定的平衡路徑，虛線表示不穩(wěn)定平衡路徑，圖2.6(a)為極限屈曲情況，可以看出當(dāng)曲線過了臨界載荷點(diǎn)Pc之后，曲線呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，結(jié)構(gòu)由穩(wěn)定變?yōu)椴环�(wěn)定，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低點(diǎn)時(shí)又呈現(xiàn)上升的趨勢。對(duì)于分支屈曲的情況，當(dāng)過了臨界載荷點(diǎn)之后，有兩條或兩條以上的路徑。若結(jié)構(gòu)繼續(xù)沿著初始的路徑則是平衡不穩(wěn)定的，若沿著其他路徑的稱為分支路徑，若結(jié)構(gòu)沿著分支路徑是上升趨勢的（圖b），則是穩(wěn)定的分支屈曲，若結(jié)構(gòu)沿著分支路徑是下降趨勢的（圖c）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2808034