局部屈曲

摘要： 为了研究腹板开孔冷弯薄壁型钢轴压短柱屈曲性能和承载力设计方法,对28个不同开孔尺寸和不同截面的腹板开圆孔和正方形孔冷弯薄壁卷边槽钢短柱进行了轴压承载力试验,其中未开孔、开圆孔、开矩形孔试件分别为4,12和12个,圆孔直径为0.3,0.5,0.7倍腹板高度,矩形孔高为0.2,0.4,0.6倍腹板高度.试验结果表明,构件发生局部和畸变屈曲;与未开孔构件相比,开孔柱的承载力有所降低,且随着开孔尺寸的增大而逐渐降低.开孔尺寸对承载力有较大影响.采用ABAQUS有限元程序对试件进行了模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好,表明采用有限元分析此类开孔构件是可行的.基于开孔板件屈曲系数计算方法采用有效宽度法计算了开孔轴压短柱承载力,试验结果以及有限元分析结果表明基于开孔板件屈曲系数计算方法的有效宽度法是适用的.

摘要： 设计一种将铝蜂窝夹层板作为覆面板的新型轻钢龙骨复合墙板,分别对两种不同厚度(160和240 mm)的轻钢龙骨铝蜂窝夹层板复合墙板进行抗弯试验,对复合墙板在受弯条件下的整体工作性能、破坏特征、屈服承载力等进行研究,并提出复合墙板的力学模型和屈服承载力的理论计算方法。结果表明:复合墙板具有良好的抗弯承载力和延性变形性能,且两种厚度的复合墙板表现出不同的破坏模式。厚度为160 mm的复合墙板发生了纵向龙骨翼缘的拉断破坏,从而导致整个墙板在跨中发生受弯断裂破坏;厚度为240 mm的复合墙板由于纵向龙骨腹板的高厚比较大,发生了腹板局部屈曲破坏,最终导致该墙板的抗弯承载力小于厚度为160 mm的复合墙板的承载力。基于对复合墙板破坏过程的力学分析,建立其力学模型,并进行屈服承载力计算,计算值与试验值吻合较好。

摘要： 随着风电行业的飞速发展,风电机组的单机容量不断提升,风电机组对塔架的高度和性能要求也越来越高。锥管式钢制塔架(包括圆柱形和圆锥形两种)作为目前的主流塔架之一,在满足高度和性能要求的同时,面临的成本压力也越来越大。整体或局部屈曲作为塔架的主要破坏形式之一,更高的屈曲强度意味着更多的塔架材料用量,故对于受屈曲影响支配的塔架来说,通过塔架屈曲强度的降低可以适当地减少塔架材料的用量,进而达到塔架减重和降本的目的。

摘要： 建立四种屈服强度圆管短柱的有限元模型,和既有的试验数据对比,验证了圆管的细长极限,并评估了局部屈曲对极限承载力的影响.对圆管残余应力的类型进行梳理并研究三种主要残余应力模型对Q550、Q690、Q800、Q960圆管极限承载力的影响.研究径厚比与极限承载力的关系,结果表明:随着径厚比的增大,极限承载力明显降低;圆管的长细比越大,意味着局部屈曲效应越大,且随着钢材等级提高,该效应逐渐加强.分别对Q550、Q690、Q800和Q960圆管提出新的径厚比限值为36、28、22、18.通过与有限元结果和试验数据比较,可以看出相关规范的计算结果较为保守,因此,提出了基于直接强度法和等效直径法高强圆钢管极限承载力计算的新理论公式.

摘要： 凹陷缺陷是海底管道常见的缺陷形式,同时海底坍塌、泥石流、沙坡沙脊活动以及海底高静水压,会使管道受到外压和外部力偶荷载的组合作用,威胁管道的安全运行,如何对复杂海底环境下凹陷管道进行准确的完整性评价是热点问题之一。采用数值模拟方法研究外压和力偶组合载荷作用下含凹陷海底管道局部屈曲失效机制和极限弯矩承载力,并对影响管道极限弯矩承载力的参数进行敏感性分析。结果表明凹陷深度、径厚比与外压均对海底管道的极限弯矩承载力有显著影响;在径厚比相同时,凹陷深度与外压越大,极限弯矩承载力越小;且管道的失效模式与加载外压有关,对凹陷管道进行完整性评价时需考虑外压影响。

摘要： 为了探究H形截面钢构件在双向压弯加载下的破坏机理和主要破坏模态,考察了板件之间的相关作用和截面平均应力分布形式对H形钢构件破坏模态的影响特性。首先采用软件ABAQUS建立考虑构件初始缺陷和材料强化影响的有限元模型,并与试验结果进行校核;然后采用与试验中相同的双向压弯直线型加载方式,对影响H形钢构件双向压弯性能的4个关键参数进行批量化参数分析;最后基于大量有限元参数分析结果,根据模型在极限状态时刻的破坏特征,将其分为4种典型的破坏模态:全塑性破坏、翼缘屈曲破坏、腹板屈曲破坏及翼缘腹板屈曲破坏,并分别阐释了其各自发生的参数范围及破坏机理。分析发现:4个关键影响参数通过不同方式来决定构件的最终破坏模态,翼缘和腹板宽厚比组配作为主导影响因素,以板件相关作用为纽带影响构件的破坏模态;而轴压比和加载方向角则是通过改变截面平均应力的分布形式来影响构件的破坏模态。

摘要： 为研究施工缺陷对等截面薄壁空心墩截面构造的影响,将薄壁空心墩简化为不同边界条件的中心压杆,引入初偏心δ作为施工缺陷,计算初偏心影响下的中心压杆失稳临界应力。将薄壁空心墩视为弹性薄板组成的构件,计算受压壁板的局部屈曲临界应力;以整体稳定临界应力小于局部屈曲临界应力为控制条件,推导初偏心作用下薄壁空心墩受压壁板应满足的临界宽厚比(临界厚度)计算公式,并通过算例和有限元分析对文中推导的公式进行了验证。结果表明:采用文中公式计算已知板宽的临界厚度,精度满足工程要求,可供设计过程中拟定空心薄壁墩构造参考。

摘要： 为探究薄柔H形截面双向压弯构件的极限状态性能,采用ABAQUS建立了不同轴压比、腹板和翼缘宽厚比的H形截面构件在不同加载角度下的参数分析模型,分析中考虑了材料非线性、几何非线性及残余应力的影响,并基于已有试验数据验证了该模型的适用性。基于经典弹塑性稳定理论,提出了用于确定双向压弯构件极限状态的判定准则,对于塑性铰截面定义为截面出现塑性铰时达到其极限状态;对于由局部屈曲控制的薄柔截面其极限状态为屈曲起始时刻,且该准则能够准确识别出板件局部屈曲的发生。通过最小二乘法拟合得到双轴弯矩极限相关曲线,呈现出腹板和翼缘宽厚比及轴压力的复杂相关影响关系。提出了考虑材料的强化作用和板件相关作用的极限相关计算公式,能够良好地预测H形截面双向压弯构件的极限承载力,且不受截面分类的限制,具有良好的适用性。

摘要： 为探究不同翼缘和腹板宽厚比组配的冷弯矩形截面的极限抗压承载力,采用ABAQUS建立了考虑初始几何缺陷、几何和材料非线性以及冷弯效应等因素影响的冷弯矩形截面钢管有限元模型,并通过试验校核验证了模型的准确性。基于该模型完成了不同翼缘和腹板宽厚比在轴压作用下的参数分析,得到了翼缘和腹板宽厚比对极限承载力的影响规律,并总结出3种破坏模态,辅以截面应力发展过程阐述了破坏机理。通过提取不同翼缘和腹板宽厚比构件极限状态时屈曲变形最大截面的应力分布情况,展现了板件相关作用的影响。最后基于有效宽度法提出了考虑板件相关作用的极限承载力建议公式,并将建议公式与现行规范和参数分析结果进行对比,证明了建议公式的准确性与适用性。

摘要： 为了研究波纹钢板剪力墙剪切屈曲性能,根据已有的正交各向异性板理论基础,将波纹钢板等效为相同厚度的正交各向异性板,总结并提出了波纹钢板剪切弹性局部屈曲、相关屈曲和整体屈曲应力的计算公式,并得到波纹钢板剪力墙弹塑性屈曲应力计算公式。通过有限元模拟分析并与现有规范相对比,验证了公式的合理性。后根据所推公式得到了梯形波纹和正弦两种波纹钢板避免局部屈曲发生的宽厚比限值。在波纹钢板发生整体屈曲模态的前提下,根据波纹钢板的屈服和整体屈曲发生的先后顺序对波纹钢板进行了分类,并且给出了相应的选型建议。结果表明,所提出的提梯形和正弦形波纹钢板剪力墙的宽厚比限值比平钢板剪力墙中钢板的宽厚比的限值明显更大,但仍然相对保守。

摘要： 由于管壁薄,外部承压大的特点,海底管道容易发生局部屈曲.本文以理想情况和含初始椭圆率的海底管道为研究对象,进行海底管道局部屈曲的理论分析和有限元软件ANSYS的数值模拟,得到径厚比和初始椭圆率对管道失稳临界外压的影响.通过对比经典解析值与数值模拟结果,发现两者存在一定误差,经典解析值偏保守,建议理论公式在径厚比较大的海底管道局部屈曲工况分析中使用.

摘要： 管道屈曲是油气管道的多种失效方式之一,包括管道的局部屈曲和整体屈曲.埋地管道屈曲变形较为复杂,主要影响因素包括内外压力、弯矩、管道的轴端力等.管道受其结构特性影响,在受力和变形条件稍有恶化时就容易发生屈曲破坏.针对某局部屈曲破坏成品油管道进行全面的分析和研究,通过开展管材的拉伸、夏比冲击、断裂力学试验,得到管材的常规力学性能参数,以及在一定条件下,材料的冲击功随试验温度的增加而趋于增大的结果.利用有限元模拟的方法,建立屈曲管道模型,分析不同载荷下管道的受力变形及影响因素,研究造成管道屈曲变形的主要原因.结果表明:管道局部屈曲失稳是受轴向压力、弯矩和内压的联合作用所致,其中轴向载荷过大是造成管道屈曲失稳的主要原因;减少内压和增加壁厚可以增强管道抵抗变形的能力.提出管道维护的相应措施与建议,以降低管道运营风险.

摘要： 本文针对冷弯薄壁卷边Z型钢梁各部分相对尺寸对于梁发生局部屈曲和畸变屈曲的影响进行了系统的研究.采用有限条软件CUFSM对卷边Z型钢梁进行建模计算分析,研究了在翼缘宽度与卷边宽度之比(b/d)值一定时,Z型钢梁的局部屈曲与畸变屈曲弯矩随腹板高度与翼缘宽度比值(h/b)的变化及梁的这两种屈曲模式转变点的h/b值范围.

摘要： 钢结构中为提高利用效率及经济性,尽量将板件做的高而薄.此类宽厚比较大的截面,容易出现局部屈曲,但局部屈曲并不意味着钢结构的极限承载力,结构仍具有较大的变形能力.现有的分析方法,包括塑性铰法和塑性区法等,都有各自的局限性.本文提出了一种基于纤维铰和有效宽度法概念的方法,来考虑局部屈曲.对提出的方法的关键参数给出取值建议,包括纤维铰长度,有效截面和纤维失效准则.通过对已有文献数据的分析,可将纤维铰长度取值取为局部屈曲范围的长度.有效截面根据有效宽度法取值.根据纤维铰法,分别定义每个纤维的本构关系.提出了考虑局部屈曲后内力重分布的纤维破坏准则.将文中提出的方法在ABAQUS软件数值实现,给出建模方法和关键参数取值.根据分析结果和已发表的文献的数据进行比较,验证提出方法的准确性和有效性.通过与塑性区法的比较,本文提出的方法的极限承载力误差在4％左右,该方法的计算效率比塑性区法提高了64倍.本文提出的考虑局部屈曲纤维铰法是有效的、可靠的,可考虑在大变形条件下的钢结构构件的局部屈曲.本研究将为整体结构的分析设计、已有结构的鉴定、加固奠定坚实的基础.

摘要： 钢结构中为提高利用效率及经济性,尽量将板件做的高而薄.此类宽厚比较大的截面,容易出现局部屈曲,但局部屈曲并不意味着钢结构的极限承载力,结构仍具有较大的变形能力.现有的分析方法,包括塑性铰法和塑性区法等,都有各自的局限性.本文提出了一种基于纤维铰和有效宽度法概念的方法,来考虑局部屈曲.对提出的方法的关键参数给出取值建议,包括纤维铰长度,有效截面和纤维失效准则.通过对已有文献数据的分析,可将纤维铰长度取值取为局部屈曲范围的长度.有效截面根据有效宽度法取值.根据纤维铰法,分别定义每个纤维的本构关系.提出了考虑局部屈曲后内力重分布的纤维破坏准则.将文中提出的方法在ABAQUS软件数值实现,给出建模方法和关键参数取值.根据分析结果和已发表的文献的数据进行比较,验证提出方法的准确性和有效性.通过与塑性区法的比较,本文提出的方法的极限承载力误差在4％左右,该方法的计算效率比塑性区法提高了64倍.本文提出的考虑局部屈曲纤维铰法是有效的、可靠的,可考虑在大变形条件下的钢结构构件的局部屈曲.本研究将为整体结构的分析设计、已有结构的鉴定、加固奠定坚实的基础.

摘要： 利用有限元方法,对薄壁箱形截面铝合金压弯构件发生强度破坏时的承载力计算公式进行了探讨.研究了不同N与M组合情况下的破坏模式的变化.分析结果表明,由于弯矩的存在,截面压应力分布不均匀,构件达到极限状态时,受压的板件可能并未发生局部屈曲.对6063-T5铝合金压弯构件进行参数分析,并与中国《铝合金结构设计规范》所采用的有效厚度法的结果进行比较.结果表明中国规范当受压板件的宽厚比超过规范规定的最大宽厚比限值,但并没有达到受压板件的临界屈曲应力情况下,仍对板件厚度进行折减,导致计算结果相对保守.

摘要： 与厚实构件相比,薄柔构件具有更大的抗弯承载力和整体稳定性,从而具有更好的经济性,但是由于薄柔构件受压时容易出现局部屈曲,而局部屈曲并不意味着钢框架达到承载力极限状态.因此,薄柔钢框架的分析有别于厚实构件钢框架.为深入研究构件发生局部屈曲对于钢框架承载力的影响,本文全面介绍了薄柔钢结构框架体系非线性分析方法的研究现状及发展趋势,为实现薄柔钢框架结构的高等设计提供了理论参考.

摘要： 对于深水海底管道,由于深水环境中复杂的载荷条件和管道自身的结构特点,海底管道在安装和运行期间都容易发生屈曲破坏,特别是在施工安装期间.届曲失稳现象一旦在管道局部形成,将容易因外部超静水压作用而沿着管道出现纵向屈曲迅速传播,造成危害性较大的传播型屈曲.这将会严重阻碍管道的正常运行和造成较大的经济损失.所以防止管道的屈曲破坏无论是理论上还是工程实际中研究意义都十分重大.本文介绍了海底管道的屈曲失效原理,总结了国内外海底管道屈曲研究现状以及主要的研究方法.

摘要： 对于深水海底管道,由于深水环境中复杂的载荷条件和管道自身的结构特点,海底管道在安装和运行期间都容易发生屈曲破坏,特别是在施工安装期间.届曲失稳现象一旦在管道局部形成,将容易因外部超静水压作用而沿着管道出现纵向屈曲迅速传播,造成危害性较大的传播型屈曲.这将会严重阻碍管道的正常运行和造成较大的经济损失.所以防止管道的屈曲破坏无论是理论上还是工程实际中研究意义都十分重大.本文介绍了海底管道的屈曲失效原理,总结了国内外海底管道屈曲研究现状以及主要的研究方法.

摘要： 对于深水海底管道,由于深水环境中复杂的载荷条件和管道自身的结构特点,海底管道在安装和运行期间都容易发生屈曲破坏,特别是在施工安装期间.届曲失稳现象一旦在管道局部形成,将容易因外部超静水压作用而沿着管道出现纵向屈曲迅速传播,造成危害性较大的传播型屈曲.这将会严重阻碍管道的正常运行和造成较大的经济损失.所以防止管道的屈曲破坏无论是理论上还是工程实际中研究意义都十分重大.本文介绍了海底管道的屈曲失效原理,总结了国内外海底管道屈曲研究现状以及主要的研究方法.

摘要： 本发明公开了一种角钢局部和整体防屈曲加固与耗能装置，包括CFRP加固板、第一位移放大装置、第二位移放大装置、第一筒式粘滞阻尼器、第二筒式粘滞阻尼器、加固杆、第一连杆、第二连杆、加固夹具；所述的CFRP加固板固定在被加固角钢的内侧，且与被加固角钢夹紧在一起，CFRP加固板的一端与第一位移放大装置相连，第一位移放大装置通过第一连杆与第一筒式粘滞阻尼器相连，CFRP加固板的另一端与第二位移放大装置相连，第二位移放大装置通过第二连杆与第二筒式粘滞阻尼器相连，第一筒式粘滞阻尼器、第二筒式粘滞阻尼器与加固杆相连，所述的加固杆与CFRP加固板的内侧面相连。

摘要： 本发明属于薄壁软管结构宏观力学性能测试技术领域，具体涉及一种用于压缩荷载下薄壁软管局部屈曲试验夹具；包括同轴反向安装于试验机上的上夹头组件和下夹头组件，上夹头组件和下夹头组件分别用于夹持软管的两端、限制软管轴向位移和软管的被夹持段径向溃缩，上夹头组件和下夹头组件之间设置有以两者之中的任一者为支撑并与另一者滑动插接的导向管，该导向管穿过软管、用于限制软管的试验段向一侧弯折以及整体屈曲行为；本发明意在解决柔性软管压缩过程中出现的整体倾倒、整体屈曲对压缩局部屈曲的干扰问题，导向管能够防止柔性软管出现整体屈曲，上夹头组件内部安装直线轴承，容许导向管在其内部做无摩擦直线移动。

摘要： 本发明公开了一种考虑局部屈曲的曲线纤维复材结构气动弹性优化方法，属于复合材料弹性优化领域；包括：首先利用飞行器机翼复合材料的属性构建个体变量，组成初代群体；然后，逐个选取个体生成有限元模型；进行气动弹性分析，得到弹性分析参数；接着进行区域划分进行高精度局部屈曲分析；利用屈曲分析结果结合弹性分析参数及机翼重量，计算当前个体的适应度，重复计算所有个体的适应度后计算平均适应度；然后，产生下一代群体，并计算平均适应度；直至相邻两平均适应度之间的差小于等于收敛阈值，则该代群体收敛；每个个体均优化了曲线纤维翼面结构厚度，并利用控制点角度给出了铺层中最优路径；本发明可以实现自动对机翼模型进行曲线纤维设计。

摘要： 本发明提出了一种用于设计满足局部屈曲约束的多晶格结构的优化方法。首先，引入自由材料优化的概念，在所有可行的弹性连续体中找到一个最佳的弹性张量分布。通过近似含屈曲约束下的弹性张量，在每个宏观元素中嵌入一个匹配的网格结构。为了获得更好的结构，特别引入了局部单元中的应力。最后，本方法得到了一个具有良好的整体刚度和局部抗屈曲能力的晶格结构，从而提高了结构的力学性能。

摘要： 本发明属于薄壁软管结构宏观力学性能测试技术领域，具体涉及一种用于压缩荷载下薄壁软管局部屈曲试验夹具；包括同轴反向安装于试验机上的上夹头组件和下夹头组件，上夹头组件和下夹头组件分别用于夹持软管的两端、限制软管轴向位移和软管的被夹持段径向溃缩，上夹头组件和下夹头组件之间设置有以两者之中的任一者为支撑并与另一者滑动插接的导向管，该导向管穿过软管、用于限制软管的试验段向一侧弯折以及整体屈曲行为；本发明意在解决柔性软管压缩过程中出现的整体倾倒、整体屈曲对压缩局部屈曲的干扰问题，导向管能够防止柔性软管出现整体屈曲，上夹头组件内部安装直线轴承，容许导向管在其内部做无摩擦直线移动。

摘要： 本发明公开了一种新型的基于点荷载作用的大口径海底管道局部屈曲设计方法，该方法通过考虑大口径海底管道的结构特点以及点荷载的作用方式，提出了一种新型的管道局部屈曲设计方法，使设计成果更加符合工程的实际情况，从设计方法上实现了对DNV规范的补充，对于大口径海底管道的局部屈曲设计具有较好的推广价值。

摘要： 本发明公开了一种考虑局部屈曲的曲线纤维复材结构气动弹性优化方法，属于复合材料弹性优化领域；包括：首先利用飞行器机翼复合材料的属性构建个体变量，组成初代群体；然后，逐个选取个体生成有限元模型；进行气动弹性分析，得到弹性分析参数；接着进行区域划分进行高精度局部屈曲分析；利用屈曲分析结果结合弹性分析参数及机翼重量，计算当前个体的适应度，重复计算所有个体的适应度后计算平均适应度；然后，产生下一代群体，并计算平均适应度；直至相邻两平均适应度之间的差小于等于收敛阈值，则该代群体收敛；每个个体均优化了曲线纤维翼面结构厚度，并利用控制点角度给出了铺层中最优路径；本发明可以实现自动对机翼模型进行曲线纤维设计。

摘要： 本实用新型公开一种带竖向限位的钢板局部屈曲试验装置，试验装置包括台座、轴向加载组件、非加载边约束组件、单向约束组件和竖向限位组件；台座上沿轴向贯穿设置多个轴向槽，单向约束组件包括多组螺纹顶杆，螺纹顶杆的组数与轴向槽的数量相等，且每组螺纹顶杆中包含至少一条螺纹顶杆，每组螺纹顶杆中的所有螺纹顶杆相应插入每个轴向槽，所述螺纹顶杆均套接有压力传感器和螺母，且压力传感器的下端面抵接台座，压力传感器的上端面抵接螺母，螺纹顶杆的顶端均抵接试件钢板；竖向限位组件用以约束试件钢板向平面外位移，轴向加载组件分别设于试件钢板的轴向前后两侧，非加载边约束组件分别设于试件钢板垂直轴向的左右两侧。

摘要： 本实用新型公开一种带滑轮的钢板局部屈曲试验装置，所述试验装置包括台座、轴向加载组件、非加载边约束组件和单向约束组件；台座上沿轴向贯穿设置多个轴向槽，单向约束组件包括多组螺纹顶杆，螺纹顶杆的组数与轴向槽的数量相等，且每组螺纹顶杆中包含至少一条螺纹顶杆，每组螺纹顶杆中的所有螺纹顶杆相应插入每个轴向槽，所述螺纹顶杆均套接有压力传感器和螺母，且压力传感器的下端面抵接台座，压力传感器的上端面抵接螺母，螺纹顶杆的顶端均抵接试件钢板；轴向加载组件分别设于试件钢板的轴向前后两侧，轴向加载组件为试件钢板提供轴向力，非加载边约束组件分别设于试件钢板垂直轴向的左右两侧，约束试件钢板的非加载端。

摘要： 本实用新型公开一种带滑轴的钢板局部屈曲试验装置，试验装置包括台座、轴向加载组件、非加载边约束组件和单向约束组件；所述台座上沿轴向贯穿设置多个轴向槽，单向约束组件包括多组螺纹顶杆，螺纹顶杆的组数与轴向槽的数量相等，且每组螺纹顶杆中包含至少一条螺纹顶杆，每组螺纹顶杆中的所有螺纹顶杆相应插入每个轴向槽，所述螺纹顶杆均套接有压力传感器和螺母，且压力传感器的下端面抵接台座，压力传感器的上端面抵接螺母，螺纹顶杆的顶端均抵接试件钢板；轴向加载组件分别设于试件钢板的轴向前后两侧，轴向加载组件为试件钢板提供轴向力；非加载边约束组件分别设于试件钢板垂直轴向的左右两侧。