采用周向或軸向波紋,增強圓柱形耐壓殼(簡稱圓柱殼)的承載能力已備受關注。采用數(shù)值與試驗結合的方法,研究等容積圓柱殼和縱向波紋柱形耐壓殼(簡稱波紋柱殼)的屈曲特性。首先,建立波紋柱殼的幾何模型和數(shù)值模型,分析均布外壓作用下,波紋參數(shù)變化對波紋柱殼屈曲特性的影響規(guī)律;其次,依據(jù)承載能力進行波紋參數(shù)優(yōu)化設計,并制造兩組等壁厚和等容積的圓柱殼和波紋柱殼實物模型;再次,測量兩種模型的實際幾何數(shù)據(jù),分別建立其數(shù)值模型,并進行屈曲特性分析;最后,對圓柱殼和波紋柱殼的實物模型進行靜水壓力試驗,與數(shù)值結果作對比分析。結果表明:均布外壓下,等容積縱向波紋柱殼的屈曲性能優(yōu)于柱形殼,其平均屈曲載荷提高了56.8%,縱向波紋改善了圓柱殼的承載能力。

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【部分圖文】：

圖1波紋柱殼局部截面形狀及參數(shù)

波紋柱殼是利用波紋將其基柱(圓柱殼，其截面為基圓)在周向分割為若干段，并通過波紋連接而獲得的一種耐壓殼體，如圖1所示，其基圓半徑為R。為便于研究，將波紋定義為由兩段與基圓相切、半徑為r的圓弧與一段基圓圓弧構成，其圓心角為β，其中基圓圓弧對應的圓心角為α。參考文獻15，波紋形狀參數(shù)....

圖2波紋連接狀態(tài)

據(jù)此，可建立波紋柱殼的數(shù)值模型。波紋柱殼上，相鄰波紋的連接有兩種狀態(tài)，即相切和相交，如圖2所示。對于確定的α、β，改變波紋深度會改變波紋的連接狀態(tài)。定義相切時的波紋深度d為臨界值d0，則當d<d0時，在深度d的范圍內，波紋相交于一點，如圖2b所示；當d>d0時，波紋相交于兩點，如....

圖3數(shù)值計算邊界條件

根據(jù)幾何模型，可以在有限元軟件ABAQUS中，建立其數(shù)值模型，如圖3所示。選擇不銹鋼材料，其性能參數(shù)為：彈性模量E=210MPa，泊松比μ=0.3，屈服強度[σ]=385MPa。殼體外表面施加初始均布壓力0P=1MPa。約束定義：底部邊界所有節(jié)點限制x、y、z方向自由度，即....

圖4α/β=0,d=20mm時的波紋結構示意圖

基于以上分析，并結合表1中的屈曲載荷數(shù)據(jù)，可以得出，當α/β=0,d=20mm時，殼體屈曲載荷值最大。因此，選擇此波紋參數(shù)設計后續(xù)試驗模型。根據(jù)式1和式2可以計算出此時波紋為一段半徑r=15.57mm的圓弧，如圖4所示。2等效柱殼屈曲特性數(shù)值分析

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