伴隨裝備大型化和承載重型化等發(fā)展趨勢,裝備中加筋薄殼結(jié)構(gòu)尺寸越來越大,成型工藝與結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)也越來越復(fù)雜,對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的精細(xì)程度、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)和力學(xué)性能數(shù)值預(yù)測精度提出了更高的要求,給復(fù)雜板殼非線性分析模型、優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)建模和求解算法帶來新的挑戰(zhàn)。本文從加筋殼穩(wěn)定性分析方法、折減因子確定方法以及考慮幾何缺陷的加筋殼設(shè)計(jì)方法三個(gè)方面進(jìn)行綜述,介紹國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展。 

【文章來源】：計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,36(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

圖１加筋薄殼結(jié)構(gòu)示意

（ｉ）在加筋薄殼沿高度方向的中部施加徑向單點(diǎn)擾動(dòng)載荷，并進(jìn)行考慮幾何大變形的靜力分析，得到結(jié)構(gòu)的位移常（ｉｉ）將凹陷引入完美模型，得到含缺陷的有限元模型。（ｉｉｉ）對含缺陷模型進(jìn)行后屈曲分析，獲得相應(yīng)的結(jié)構(gòu)承載性能。改變徑向擾動(dòng)載荷的幅值，繪制缺陷敏感性曲線。圖２是單點(diǎn)擾動(dòng)載荷法得到的缺陷敏感性曲線，可以看出，隨著擾動(dòng)載荷的增大，缺陷敏感性曲線逐漸下降，直至趨于一個(gè)收斂值，以收斂值作為含缺陷殼體結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力。雖然ＳＰＬＡ法是一種簡便的等效缺陷方法，但實(shí)際結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的凹陷數(shù)量可能不唯一，導(dǎo)致ＳＰＬＡ法無法覆蓋實(shí)際缺陷的影響［６８］。（４）多點(diǎn)最不利擾動(dòng)載荷法作為單點(diǎn)擾動(dòng)載荷方法的改進(jìn)，王博等［８３－８６］提出了多點(diǎn)最不利擾動(dòng)載荷方法ＷＭＰＬＡ（ＷｏｒｓｔＭｕｌｔｉｐｌｅＰｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎＬｏａｄｓＡｐｐｒｏａｃｈ）。該方法將多個(gè)筒壁側(cè)向適當(dāng)集中載荷引發(fā)的凹陷型缺陷作為基函數(shù)，提出基于優(yōu)化方法尋找基函數(shù)的最不利組合，將組合后的預(yù)設(shè)凹陷作為預(yù)設(shè)缺陷，用以估計(jì)折減因子，確保了預(yù)示極限承載力能恰當(dāng)?shù)陀陔S機(jī)缺陷產(chǎn)生的承載力。該方法可大致歸結(jié)為４個(gè)步驟，如圖３所示。（ｉ）進(jìn)行單點(diǎn)凹陷的缺陷敏感性分析，根據(jù)收斂曲線確定最大徑向擾動(dòng)載荷Ｎｍａｘ。（ｉｉ）進(jìn)行多點(diǎn)凹陷（位置為任意正多邊形的頂點(diǎn)）的缺陷敏感性分析，確定有效距離ｌｅ。圖４給出了以正三角形頂點(diǎn)為作用位置的多點(diǎn)凹陷示意圖，最小屈曲載荷所對應(yīng)的距離值記為ｌｅ。軸向和環(huán)向的加載位置數(shù)目ｎａ和ｎｃ為Ｓａ＝ｌ＋０．５ｌ＝１．５ｌ（１）Ｓｃ＝槡３ｌ／２（２）ｎａ＝Ｌ／Ｓ

Ａ法無法覆蓋實(shí)際缺陷的影響［６８］。（４）多點(diǎn)最不利擾動(dòng)載荷法作為單點(diǎn)擾動(dòng)載荷方法的改進(jìn)，王博等［８３－８６］提出了多點(diǎn)最不利擾動(dòng)載荷方法ＷＭＰＬＡ（ＷｏｒｓｔＭｕｌｔｉｐｌｅＰｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎＬｏａｄｓＡｐｐｒｏａｃｈ）。該方法將多個(gè)筒壁側(cè)向適當(dāng)集中載荷引發(fā)的凹陷型缺陷作為基函數(shù)，提出基于優(yōu)化方法尋找基函數(shù)的最不利組合，將組合后的預(yù)設(shè)凹陷作為預(yù)設(shè)缺陷，用以估計(jì)折減因子，確保了預(yù)示極限承載力能恰當(dāng)?shù)陀陔S機(jī)缺陷產(chǎn)生的承載力。該方法可大致歸結(jié)為４個(gè)步驟，如圖３所示。（ｉ）進(jìn)行單點(diǎn)凹陷的缺陷敏感性分析，根據(jù)收斂曲線確定最大徑向擾動(dòng)載荷Ｎｍａｘ。（ｉｉ）進(jìn)行多點(diǎn)凹陷（位置為任意正多邊形的頂點(diǎn)）的缺陷敏感性分析，確定有效距離ｌｅ。圖４給出了以正三角形頂點(diǎn)為作用位置的多點(diǎn)凹陷示意圖，最小屈曲載荷所對應(yīng)的距離值記為ｌｅ。軸向和環(huán)向的加載位置數(shù)目ｎａ和ｎｃ為Ｓａ＝ｌ＋０．５ｌ＝１．５ｌ（１）Ｓｃ＝槡３ｌ／２（２）ｎａ＝Ｌ／Ｓａ－１＝２Ｌ／３ｌ－１（３）圖２基于單點(diǎn)擾動(dòng)載荷法的缺陷敏感性曲線［８１］Ｆｉｇ．２ＩｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｃｕｒｖｅｂａｓｅｄｏｎＳＰＬＡ［８１］ｎｃ＝２πＲ／Ｓｃ＝４πＲ／槡３ｌ（４）式中Ｌ為筒殼軸向長度，Ｒ為筒殼半徑。根據(jù)ｎａ和ｎｃ將殼體進(jìn)行等分，并賦予位置編號。（ｉｉｉ）以徑向擾動(dòng)載荷Ｎ和凹陷加載位置編號為設(shè)計(jì)變量，開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（ｉｖ）基于優(yōu)化方法尋找最不利缺陷組合，相應(yīng)的優(yōu)化列式可寫為Ｆｉｎｄ：Ｘ＝［Ｎ，Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]復(fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展與應(yīng)用[J]. 王世勛,石玉紅,張希,季寶鋒,李雄魁.  宇航材料工藝. 2017(01)
[2]超大直徑網(wǎng)格加筋筒殼快速屈曲分析方法[J]. 王博,田闊,鄭巖冰,郝鵬,張可.  航空學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]模態(tài)缺陷條件下復(fù)合材料柱形殼屈曲特性[J]. 張建,周通,王緯波,唐文獻(xiàn).  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2017(03)
[4]薄壁加筋圓柱殼后屈曲分析方法研究[J]. 李慶亞,譚福穎,喬玲,董萼良,費(fèi)慶國.  固體火箭技術(shù). 2015(04)
[5]整體次加筋壁板屈曲載荷近似計(jì)算方法[J]. 徐元銘,李松澤.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[6]等邊三角形網(wǎng)格加筋殼軸壓承載研究[J]. 范瑞祥,張曉穎,黃誠,鄭衛(wèi)東,吳會(huì)強(qiáng).  強(qiáng)度與環(huán)境. 2014(04)
[7]基于改進(jìn)一致缺陷模態(tài)法的軸壓圓柱薄殼極限承載力分析[J]. 陳俊嶺,舒文雅.  特種結(jié)構(gòu). 2013(06)
[8]薄壁加筋圓柱殼穩(wěn)定性分析及優(yōu)化[J]. 龍連春,趙斌,陳興華.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[9]復(fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與優(yōu)化分析[J]. 陳書華,劉勇瓊,劉建超.  宇航材料工藝. 2012(03)
[10]格柵非均勻分布效應(yīng)對復(fù)合材料格柵加筋圓錐殼體穩(wěn)定性的影響[J]. 石姍姍,孫直,任明法,陳浩然.  工程力學(xué). 2012(04)

博士論文
[1]面向新一代運(yùn)載火箭的網(wǎng)格加筋柱殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 郝鵬.大連理工大學(xué) 2013
[2]先進(jìn)復(fù)合材料格柵加筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與損傷分析[D]. 張志峰.大連理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]薄壁加筋結(jié)構(gòu)屈曲分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 李洋.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[2]ISOGRID加筋圓柱殼的力學(xué)性能分析[D]. 張明利.北京工業(yè)大學(xué) 2009
[3]運(yùn)載火箭加筋殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[D]. 韓涵.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005



本文編號：3316960