本文關(guān)鍵詞：外壓模擬計算中卷焊圓筒初始幾何形狀模型的研究

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【摘要】：在承受外壓時,圓筒對制造過程中產(chǎn)生的初始幾何形狀缺陷非常敏感,較小的幾何缺陷值將引起圓筒承載能力大幅下降。失穩(wěn)失效是外壓圓筒失效形式之一,目前標準設(shè)計采用安全系數(shù)考慮缺陷對圓筒失穩(wěn)的影響。隨著數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展,學(xué)者們開始采用有限元來分析圓筒失穩(wěn)問題。模擬時,采用何種方式去描述圓筒中的初始幾何形狀缺陷,目前尚未達到統(tǒng)一認識。本文從這方面出發(fā),基于實測數(shù)據(jù)提出卷焊圓筒初始幾何形狀缺陷描述模型,并通過實驗驗證所得模型的正確性和合理性。采用激光掃描儀掃描卷焊圓筒,獲得了圓筒表面輪廓數(shù)據(jù),采用傅里葉級數(shù)來描述圓筒的初始幾何形狀缺陷,通過提取和擬合掃描數(shù)據(jù)獲得傅里葉級數(shù)中各個系數(shù)。將擬合所得傅里葉級數(shù)描述的初始幾何形狀缺陷與掃描數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn),擬合所得到的傅里葉級數(shù)能夠準確反映相同或類似制造過程卷焊圓筒的初始幾何形狀缺陷分布。為驗證傅里葉級數(shù)描述圓筒初始幾何形狀缺陷的有效性,搭建外壓實驗裝置并對11組圓筒進行外壓實驗,獲得了圓筒臨界失穩(wěn)壓力、失穩(wěn)波數(shù)以及對應(yīng)各個位置應(yīng)變變化情況。同時,采用ANSYS軟件進行模擬計算。模擬計算中,采用雙線性材料模型,分別對圓筒掃描模型、傅里葉級數(shù)模型和一致缺陷模態(tài)模型進行非線性失穩(wěn)分析。結(jié)果表明:掃描模型模擬所得臨界失穩(wěn)壓力ps和本文傅里葉級數(shù)模型模擬所得臨界失穩(wěn)壓力pfl均與實驗值pT相吻合;而常用的一致缺陷模態(tài)模型模擬所得臨界失穩(wěn)壓力pyz普遍小于實驗值pT。將傅里葉級數(shù)模型和掃描模型模擬所得失穩(wěn)位置與實驗所觀察到的失穩(wěn)位置進行對比,失穩(wěn)位置具有一定一致性。綜上所述,對于相同或類似制造過程的卷焊圓筒,本文擬合所得傅里葉級數(shù)可以較為準確描述其存在的初始幾何形狀缺陷。受外壓時,采用該傅里葉級數(shù)模型能夠較為準確地預(yù)測其臨界失穩(wěn)壓力,并從一定程度上反映出圓筒的失穩(wěn)位置。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49;TG301

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