含裂纹群板的屈曲与后屈曲分析

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:chlo16105
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薄板作为工程中主要的结构形式之一,其稳定性问题一直备受关注。随着工程技术的发展,人们发现,金属薄板发生屈曲后不会立即破坏,而是仍具有一定的承载能力,即进入所谓的后屈曲阶段。多裂纹问题广泛存在于飞机、压力容器、管道等结构中,多部位损伤已成为工程结构的主要损伤形式之一。对于含单裂纹的薄板屈曲问题,前人已有所研究。然而,关于含裂纹群板的屈曲与后屈曲研究却鲜有报道。为完善结构屈曲和后屈曲理论,同时为建立多裂纹损伤容限设计方法提供基础,对含裂纹群板的屈曲和后屈曲行为开展研究具有重要意义。本文通过试验与仿真相结合的方法对此问题进行了深入分析。试验方面,通过自主设计夹具并进行试验,得出了裂纹数量、长度、位置、倾斜角以及板的厚度、边界条件等因素对屈曲载荷的影响规律,同时对后屈曲现象进行了观测。仿真方面,基于有限元软件ABAQUS进行分析计算。首先,通过比较典型算例的计算值与理论值,验证了计算方法的有效性。接着,对试验件进行建模,计算其屈曲载荷,得到了与试验一致的规律,同时对试验中尚存不足之处进行了补充研究。然后,在线性屈曲分析的基础上,对模型的后屈曲阶段进行模拟,通过对载荷-位移曲线与载荷-挠度曲线的分析,总结出了初始屈曲载荷与极限载荷之间的关系。最后,论证了边界条件对结构承载能力的重要性。研究表明,对非加载边添加约束,可以显著提高结构后屈曲阶段的承载能力。
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