發(fā)布時(shí)間：2020-04-24 16:36

【摘要】：隨著科技發(fā)展,輕型結(jié)構(gòu)和薄壁結(jié)構(gòu)被廣泛使用,其安全問題一直是人們更加關(guān)心的問題。薄壁結(jié)構(gòu)的屈曲是主要破壞或失效模式,并直接威脅結(jié)構(gòu)體系的安全。薄壁圓柱殼和圓錐殼形儲(chǔ)罐是目前較為常見的結(jié)構(gòu)形式,其外載環(huán)境主要集中在軸向壓力,外壓和側(cè)向載荷等。在這些結(jié)構(gòu)加工和安裝過程中,局部缺陷和損傷會(huì)降低結(jié)構(gòu)的承載能力,因此對(duì)圓錐殼屈曲問題研究是很有必要。本文針對(duì)這些問題,并以含缺陷復(fù)合材料開口圓錐殼結(jié)構(gòu)為對(duì)象,采用數(shù)值模擬的方法研究在軸壓和外壓情況下殼體屈曲現(xiàn)象和對(duì)承載力的影響等。通過對(duì)這些問題的研究,為工程設(shè)計(jì)提供重要的依據(jù)。本文首先研究了在外壓和軸壓耦合情況下復(fù)合材料開口圓錐殼發(fā)生屈曲特征。建立有限元數(shù)值計(jì)算模型,利用有限元分析軟件對(duì)問題展開研究。在單獨(dú)討論錐殼體外壓下屈曲問題和軸壓下屈曲問題的基礎(chǔ)上,研究外壓和軸壓耦合情況下復(fù)合材料圓錐殼發(fā)生屈曲現(xiàn)象。結(jié)果表明,內(nèi)壓的增加可提高殼體在軸向的承載力;外壓的增加會(huì)降低殼體的承載力;復(fù)合材料圓錐殼的外壓對(duì)其軸向的承載力影響較大,因而在設(shè)計(jì)復(fù)合材料圓錐殼容器中必須考慮外壓因素。其次,分析了含缺陷復(fù)合材料圓錐殼發(fā)生屈曲的影響因素。討論了圓錐殼屈曲過程中的缺陷敏感性和殼體局部屈曲現(xiàn)象。含缺陷圓錐殼體會(huì)直接降低承載力,缺陷對(duì)圓錐殼屈曲的影響程度與缺陷的位置和尺寸有關(guān)。結(jié)果表明,對(duì)于同樣的初始缺陷,當(dāng)圓錐殼所受壓強(qiáng)由內(nèi)壓到外壓變化時(shí),殼體的軸向臨界載荷逐漸下降,其中內(nèi)壓作用時(shí)的殼體所對(duì)應(yīng)軸向臨界載荷大于受外壓時(shí)的屈曲載荷,同時(shí)也大于無內(nèi)外壓的屈曲載荷,因此,適當(dāng)增加圓錐殼的內(nèi)壓也是抗屈曲的措施之一;當(dāng)缺陷位于殼體中部時(shí)對(duì)殼屈曲的影響較大,而缺陷位置接近殼體兩端時(shí)對(duì)殼屈曲的影響較小;缺陷的尺寸較小時(shí),其外壓對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力影響較大且開始屈曲的形式表現(xiàn)出整體屈曲;而缺陷尺寸較大時(shí),內(nèi)壓對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力影響較大,其表現(xiàn)出從局部屈曲形式開始。最后研究了含缺陷復(fù)合材料圓錐殼錐角對(duì)屈曲的影響規(guī)律。得到的臨界載荷曲線說明,無論內(nèi)壓和外壓的大小還是缺陷的位置和程度,圓錐殼錐角對(duì)結(jié)構(gòu)屈曲的影響都有很大的。在一定的缺陷位置和外壓情況下,獲得了錐角和圓錐殼屈曲之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。研究中發(fā)現(xiàn),錐角的臨界角度約為60度和15度。當(dāng)錐角在它們之間時(shí),殼體承載力會(huì)有較大的改變。所得到的KDF曲線為復(fù)合材料圓錐殼的設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639160