本文深入研究了304不銹鋼制蛋形封頭在均布外壓作用下的屈曲特性。設(shè)計了一種蛋形仿生封頭,采用沖壓成型技術(shù),制作了5個底部直徑160 mm、高121 mm的試驗?zāi)Ｐ?在此基礎(chǔ)上,對各模型進行輪廓掃描、超聲測厚以及靜水壓力測試,研究其屈曲載荷和失穩(wěn)模式;根據(jù)掃描和測厚結(jié)果,對試驗封頭進行非線性屈曲數(shù)值分析,與試驗結(jié)果吻合良好。此外,對比分析了蛋形封頭和球形封頭屈曲特性,表明蛋形封頭具有良好的抗壓能力,對材料塑性和形狀缺陷的敏感性低。 

【文章來源】：船舶力學(xué). 2020,24(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

蛋形封頭結(jié)構(gòu)示意及其主曲率半徑

圖2為5個蛋形封頭外輪廓形狀與理想模型的局部曲率半徑偏差�？梢姡捎诤附幼冃�，基圓附近存在較大的局部偏差。與此同時，由于沖壓回彈，每個封頭頂端均出現(xiàn)負偏差�？傮w來說，試驗?zāi)Ｐ秃屠硐肽Ｐ椭g吻合良好，且試驗封頭的形狀具有良好一致性。圖3為每個蛋形封頭壁厚沿著軸線方向的變化，其中最小值、最大值和平均值是根據(jù)緯線方向厚度測量結(jié)果獲取�？梢姡曄蚝穸茸兓苄�，厚度呈現(xiàn)軸對稱分布；經(jīng)向厚度變化很大，均沿著軸線方向遞減，變化范圍為0.90-1.54 mm，這是由冷沖壓工藝本身造成的�？傮w來說，每個試驗?zāi)Ｐ椭g的差異較小，表明了厚度分布的一致性。

圖3為每個蛋形封頭壁厚沿著軸線方向的變化，其中最小值、最大值和平均值是根據(jù)緯線方向厚度測量結(jié)果獲取。可見，緯向厚度變化很小，厚度呈現(xiàn)軸對稱分布；經(jīng)向厚度變化很大，均沿著軸線方向遞減，變化范圍為0.90-1.54 mm，這是由冷沖壓工藝本身造成的�？傮w來說，每個試驗?zāi)Ｐ椭g的差異較小，表明了厚度分布的一致性。表2和圖4分別給出了蛋形封頭的實驗屈曲載荷和最終失穩(wěn)模式。試驗屈曲載荷ptest為6.93-7.29 MPa，波動幅度較�。贿@種載荷波動可能是由厚度波動、形狀缺陷、材料參數(shù)波動所導(dǎo)致的；綜合比較表2、圖3和圖4，失穩(wěn)部位厚度波動越大，蛋形封頭的屈曲載荷越小。此外，所有蛋形封頭均發(fā)生局部凹坑失穩(wěn)，失穩(wěn)區(qū)靠近主曲率半徑較大的赤道部位；這是典型的外壓旋轉(zhuǎn)殼典型失穩(wěn)模式，如半球形、碟形、橢球形封頭等[4-8]。


本文編號：3563825