弧长法

摘要： 文章基于ABAQUS软件特征值和弧长法研究套管可承受的外挤临界值。ABAQUS特征值用于确定套管弹性挤毁的外挤临界值;而弧长法克服了Newton-Raphson方法极值点发散、无法跟踪极值点以后的位移—载荷路径的缺点,全程跟踪后屈曲载荷位移路径,并给出准确的外挤临界解值。通过弧长法分析还发现弯曲度对套管抗挤毁能力产生的影响较为显著,随着弯曲度增大,套管抗挤毁能力逐渐降低;随着缺欠模态的增加套管的抗挤毁性能也逐渐降低。文章以TP140V钢级不同规格的套管做模型,在单轴载荷条件下得到套管极限挤毁值,结果表明:有限元计算套管挤毁值与实物试验检测值基本一致,误差在3%左右,且模拟的挤毁形貌与实物挤毁形貌相同。随着国内非标管材用量不断增加,对于受压溃设备能力限制而无法获得极限挤毁值的套管,该方法具有借鉴和参考意义,并且相较于API5C3算法,弧长法具有计算准确及适用产品范围广特点。

摘要： 基于Ansys workbench有限元仿真软件,对含初始缺陷的圆柱壳体进行了外压屈曲的仿真研究。首先进行了理想圆柱壳体的特征值屈曲分析,得出前30阶线性屈曲失稳模态作初始几何缺陷。然后基于单一模态缺陷法和组合模态缺陷法建立具有初始几何缺陷的模型,利用有限元仿真分析的非线性稳定算法和弧长法进行非线性屈曲分析。最后设计圆柱壳体静压屈曲实验,得出了临界屈曲载荷。将非线性屈曲分析结果与实验结果、承压结构工程分析方法计算结果作对比分析,结果表明:弧长法与非线性稳定算法相比,预测精度更高;承压结构工程分析方法求出的结果非常保守,临界屈曲载荷远低于实验结果;第1阶模态缺陷不是对圆柱壳体承压能力最不利的初始缺陷,最不利初始缺陷的模态阶数一般为低阶;模型的初始缺陷幅值大小对临界屈曲压力有较大的影响,但对最不利初始缺陷的模态阶数没有影响。2种初始缺陷构造方法都是可行的,但低阶多模态组合缺陷模型具有更精准的预测精度,误差约为3.55%。

摘要： 稳定性研究是南瓜型超压气球设计面临的重要课题。针对南瓜球非线性屈曲过程,对含初始缺陷南瓜球的稳定性进行研究。首先,对南瓜球进行特征值屈曲分析,得到前8阶屈曲模态及线性屈曲临界载荷。然后,基于特征值分析的模态构型给出初始缺陷分布,进一步利用非线性有限元中的弧长法分别计算临界缺陷模态和组合缺陷模态下对应的屈曲临界载荷。结果表明,南瓜球对初始缺陷较敏感,缺陷的幅值和分布形式对承压能力和失稳形态均有影响,承压能力随缺陷幅值增大而降低,说明提高南瓜球稳定性需要提高气球的加工精度。同时,对已失稳南瓜球的应力分布进行分析,发现失稳状态下南瓜球高应力区的应力水平远高于相同载荷下未失稳南瓜球的应力水平。可见,失稳现象极大降低了气球的承压能力。

摘要： 对于冷气式气体发生器,爆破片极限载荷的准确计算是发生器结构设计的关键。为了准确预测水压试验爆破片的破坏载荷,首先使用基于隐式算法的零曲率法和弧长法对爆破片极限载荷进行计算。与试验结果对比表明,这2种方法的极限载荷计算结果精度都达到97%以上。随后,为了弥补隐式算法在大载荷作用下接触非线性、难收敛的不足,基于弧长法关键位置应力矩阵状态变化规律分析结果,提出针对显式算法确定极限载荷值的方法:应力矩阵状态分析法,即在显式计算过程中跟踪爆破片中心位置三向应力变化,将其在厚度方向发生失稳时对应的载荷定义为极限载荷。最终的计算结果表明,使用应力矩阵状态分析法判定的爆破片极限载荷与试验结果的匹配精度为97.4%,且由于接触非线性相关影响被计入,爆破片变形计算结果更加准确。

摘要： 微曲率壳板广泛存在于舰船结构中,在壳板静力学性能试验中发现了“跳跃”失稳现象。为了能够对微曲率壳板横向承载失稳的机理进行探究,本文以船体微曲率壳板结构横向承载失稳问题为工程背景,探讨壳板临界失稳载荷的预报方法。基于铁木辛柯曲梁理论与薄板大挠度弯曲理论,对单向微曲率壳板结构的横向承载问题开展理论分析,求解壳板的临界失稳载荷;基于Riks弧长法,对单向微曲率壳板的横向承载稳定性进行数值仿真,通过载荷比例因子曲线获取壳板的临界失稳载荷,并且发现仿真与理论计算结果吻合度较好。结果表明:微曲率壳板结构在承受横向载荷时会出现“跳跃”失稳现象,该现象与曲率半径相关,半径越小,发生“跳跃”失稳的临界失稳载荷的几率越高;在壳板曲率半径相同的情况下,矩形壳板的长宽比对临界失稳载荷影响不明显;针对曲率半径为4000~6000 mm的壳板,提出的临界失稳载荷预报公式具有较高准确性。

摘要： 由于铰接式伸展机构纵向承载构件铰链杆自身的结构设计、配合间隙及复杂的接触关系,造成铰链杆正反向的轴向刚度和弯曲刚度存在较大差异,采用梁单元进行等效建模时误差较大。针对这一问题,对上下铰链杆采用壳单元建模,铰链杆的腹板接触刚度采用非线性扭转弹簧进行模拟,同时结合铰链杆的轴压稳定性试验数据,获得扭转弹簧的刚度。分析结果表明:该建模方法可有效模拟铰链杆的非线性刚度,进一步将方法应用于伸展机构的非线性建模,并结合弧长法对伸展机构轴压屈曲承载能力进行了研究。

摘要： 针对温度荷载作用下CRTS II型板式无砟轨道上拱屈曲失稳问题,基于有限元软件Abaqus建立考虑初始不平顺和轨道板间摩擦行为的非线性屈曲有限元模型,采用弧长法追踪热屈曲非线性路径并针对不平顺幅值、摩擦性能、轨道自重和轨道刚度等影响因素参数化分析。研究结果表明:初始不平顺的大小影响轨道结构的非线性路径是否存在不稳定阶段,当轨道结构初始不平顺幅值取5 mm时会发生突然屈曲,不平顺幅值取50 mm则不会发生从平衡路径的突然屈曲;轨道板与CA砂浆间的摩擦性能对临界温度几乎无影响,平衡路径的初始分支几乎一致,后屈曲阶段呈发散趋势,安全温度的影响较大;轨道结构自重增加较明显地抑制轨道结构的上拱屈曲,轨道结构自重提高0.2倍,临界温度可提高10°C,安全温度提高近20°C;轨道刚度增加对提高轨道结构抗屈曲能力并不明显。

摘要： 为了得到单轴压缩杆件考虑几何非线性时的后屈曲特性,介绍Riks弧长法的基本原理,并以工字钢为例,说明Riks弧长法在压杆非线性屈曲分析中的应用.结果表明,考虑初始缺陷后,压杆的屈曲强度大大减小,且屈曲强度对缺陷因子极为敏感.该研究可为单轴压缩杆件的非线性屈曲分析提供参考.

摘要： 杆系结构几何非线性分析计算方法较多,目前对于如何根据实际问题选择合适方法的研究很少,而选择合适的几何非线性分析计算方法对计算效率及结果的准确性十分重要.文中在前人研究的基础上,选取2个平面杆系结构、2个空间杆系结构,分别编制适用于大变形几何非线性分析的有限元程序,对比分析荷载增量法、New ton-Raphson法(简称NR法)、弧长法3种方法对求解该类问题的适用性、效率及准确性,提出适用于平面及空间杆系结构几何非线性分析的一般步骤及方法选择依据.

摘要： 金属膜片贮箱具有相容性好、环境适应性强、排出效率高等优点,广泛应用于航天器姿控推进系统的推进剂管理.金属膜片作为金属膜片贮箱核心组件,工作过程经历非线性大变形翻转,稳定性差,设计难度大.该文对一定容积的球形金属膜片进行结构设计,采用弧长法进行数值仿真.利用第二代遗传算法,以减小膜片翻转过程中的偏心位移和增大初始位置的屈曲荷载为优化目标,对该构型球形金属膜片进行多目标优化设计,得到了局部最优的底边半径、膜片定点厚度以及预翻边半径,减小了翻转过程中膜片顶点的偏心位移,增大了初始位置的屈曲荷载.

摘要： 分析了自锁折叠结构构成、几何设计参数和结构自锁原理。自锁折叠结构利用其在折展过程中的越跃特点实现自锁。针对这一折展过程中存在的几何非线性问题，采用弧长法进行了全过程跟踪。分析介绍了弧长法原理及其两个重要参数——荷载增量因子和增量弧长——的选取方法。通过对自锁式四棱柱折叠单体折叠过程的荷载位移路径应用弧长控制算法，实现了从前屈曲状态到后屈曲路径的自然过渡，说明弧长算法在越跃问题上的有效性。

摘要： 弧长法是解决非线性路径跟踪问题的主要方法,本文在弧长法使用原理的基础上,着重介绍了一种改进的弧长法,即球面显式迭代法.该法基于正交技术进行平衡迭代,与球面弧长法有几乎相同的跟踪效果,但不需解二次方程,求解更为方便.

摘要： 该文首先介绍了弧长法的发展及基本理论，随后根据笔者的研究对其中的几个问题提出了相应的参考意见，最后用两个算例说明该方法的使用情况。

摘要： 局部材料性能变化、局部热应力等因素对于结构屈曲承载力影响很大.本文采用弧长法分析轴向受压薄板结构在局部激光辐照下的结构整体屈曲承载力.总结了激光辐照时间、辐照光斑半径、板厚等因素对结构屈曲承载力的影响规律.

摘要： 针对复合材料工字型厚加筋壁板的轴压稳定性问题，分别采用特征值法和弧长法对其稳定性进行分析。特征值法给出轴压载荷作用下加筋壁板的一阶失稳模态，并确定临界载荷、位置；弧长法得出加筋壁板各点的纵向应变与载荷关系曲线，根据曲线判断加筋壁板的失稳临界载荷和位置。将两种方法得出的结果与试验结果对比，分析了两种方法的优缺点，对工程中稳定性计算给出了指导性意见方法。并结合上述分析，对工字型厚加筋壁板的破坏模式进行总结，得出其失稳载荷可作为其承载能力的结论。

摘要： 以局部双层球面网壳为研究对象，采用Newton_Raphon增量迭代及弧长法对结构进行了非线性有限元分析，总结了此类网壳结构的失稳规律，并且得出了结构由单层过度到双层时临界荷载的变化规律。研究结果表明，局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能，提高其节点屈曲载荷。它既具有双层网壳的稳定性，同时又具有节省钢材的优点，是一种理想的空间结构形式。

摘要： 本文利用ANSYS中的孤长法模拟了横向均布载荷作用下扁球壳的跳跃规律，得到了用扁球壳中心挠度变化表示的跳跃过程、临界载荷以及影响扁球壳跳跃的一些几何因素。结果表明，满足一定条件的扁球壳在横向均布力的作用下会出现跳跃屈曲，壳体厚度和矢高之比是影响扁球壳跳跃的主要因素，而且扁球壳的跳跃曲线特征跟突变理论的尖点突变曲线比较相似。

摘要： 本文利用ANSYS中的孤长法模拟了横向均布载荷作用下扁球壳的跳跃规律，得到了用扁球壳中心挠度变化表示的跳跃过程、临界载荷以及影响扁球壳跳跃的一些几何因素。结果表明，满足一定条件的扁球壳在横向均布力的作用下会出现跳跃屈曲，壳体厚度和矢高之比是影响扁球壳跳跃的主要因素，而且扁球壳的跳跃曲线特征跟突变理论的尖点突变曲线比较相似。

摘要： 本文利用ANSYS中的孤长法模拟了横向均布载荷作用下扁球壳的跳跃规律，得到了用扁球壳中心挠度变化表示的跳跃过程、临界载荷以及影响扁球壳跳跃的一些几何因素。结果表明，满足一定条件的扁球壳在横向均布力的作用下会出现跳跃屈曲，壳体厚度和矢高之比是影响扁球壳跳跃的主要因素，而且扁球壳的跳跃曲线特征跟突变理论的尖点突变曲线比较相似。

摘要： 本文利用ANSYS中的孤长法模拟了横向均布载荷作用下扁球壳的跳跃规律，得到了用扁球壳中心挠度变化表示的跳跃过程、临界载荷以及影响扁球壳跳跃的一些几何因素。结果表明，满足一定条件的扁球壳在横向均布力的作用下会出现跳跃屈曲，壳体厚度和矢高之比是影响扁球壳跳跃的主要因素，而且扁球壳的跳跃曲线特征跟突变理论的尖点突变曲线比较相似。

摘要： 一种灭弧栅片，属于电力设备领域，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，接纳部设置有用于分割电弧的分流部（1），分流部（1）包括贯穿接纳部的通孔（3）和凸出接纳部的斜舌（2），斜舌（2）设置在通孔（3）远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌（2）与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌（2）的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部（1）。该方案的有益效果：1.相同的空间内一束长弧被分割出更多的短弧；2.弧隙电压锐减，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会；3.只需在灭弧栅片上加工分流部（1）而无需增加其他灭弧零件即可实现开关的高效灭弧性能；4.分流部（1）可在灭弧栅片冲裁成型工艺中一起完成，几乎不增加成本；5.无需改变现有开关整体尺寸即可完成开关灭弧性能的升级。

摘要： 本发明涉及一种断路器及其灭弧室和灭弧室用其弧触头组件、弧触头传动杆，弧触头传动杆包括用于传动设置于灭弧室中的拨叉与弧触头之间的杆体，杆体上设有用于与所述拨叉上设有的顶推凸柱顶推配合的驱动长槽，驱动长槽具有用于与顶推凸柱在驱动长槽中的往复移动行程相对应的驱动槽段，驱动槽段具有与所述杆体延伸方向倾斜设置的斜槽段以使得驱动槽段的两端在杆体延伸方向上错开布置。本发明所提供的驱动槽段的两端在上下方向上错开布置可利用顶推凸柱与驱动长槽在上下方方向上的相对移动，有效提高了弧触头组件的移动速度，缩短了分合闸时间，缩短了绝缘建立时间，提高了开断能力。

摘要： 本发明公开一种灭弧栅片，属于电力设备领域，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，接纳部设置有用于分割电弧的分流部，分流部包括贯穿接纳部的通孔和凸出接纳部的斜舌，斜舌设置在通孔远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部。本发明的有益效果，1.相同的空间内一束长弧被分割出更多的短弧；2.弧隙电压锐减，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会；3.只需在的灭弧栅片上加工分流部而无需增加其他灭弧零件即可实现开关的高效灭弧性能；4.分流部可在灭弧栅片冲裁成型工艺中一起完成，几乎不增加成本；5.无需改变现有开关整体尺寸即可完成开关灭弧性能的升级。

摘要： 本发明是一种导弧灭弧装置及使用该导弧灭弧装置的直流断路器。所述导弧灭弧装置包括U形电动机槽和灭弧罩组件，两者相连接，U形电动机槽空腔内设有一个U形磁轭，该磁轭的两个侧壁的上方分别设有铁磁材料块，铁磁材料块与灭弧罩组件中的灭弧栅片形成倒U形磁路。当动静触头脱离接触瞬间产生电弧时，导电回路中的电流在U形磁轭和倒U形磁路中产生的磁通对电弧有很强的磁吹力，将电弧吹进灭弧罩组件进行灭弧。解决了现有技术中导弧装置对动触头附近的电弧导弧效果差的问题，提供了一种对动触头和静触头之间的电弧都具有很好的导弧效果、灭弧能力更强、喷弧距离短、适用范围更广泛的导弧灭弧装置以及使用该导弧灭弧装置的直流断路器。

摘要： 一种灭弧栅片，属于电力设备领域，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，接纳部设置有用于分割电弧的分流部（1），分流部（1）包括贯穿接纳部的通孔（3）和凸出接纳部的斜舌（2），斜舌（2）设置在通孔（3）远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌（2）与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌（2）的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部（1）。该方案的有益效果：1.相同的空间内一束长弧被分割出更多的短弧；2.弧隙电压锐减，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会；3.只需在灭弧栅片上加工分流部（1）而无需增加其他灭弧零件即可实现开关的高效灭弧性能；4.分流部（1）可在灭弧栅片冲裁成型工艺中一起完成，几乎不增加成本；5.无需改变现有开关整体尺寸即可完成开关灭弧性能的升级。

摘要： 本发明公开一种灭弧栅片，属于电力设备领域，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，接纳部设置有用于分割电弧的分流部，分流部包括贯穿接纳部的通孔和凸出接纳部的斜舌，斜舌设置在通孔远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部。本发明的有益效果，1.相同的空间内一束长弧被分割出更多的短弧；2.弧隙电压锐减，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会；3.只需在的灭弧栅片上加工分流部而无需增加其他灭弧零件即可实现开关的高效灭弧性能；4.分流部可在灭弧栅片冲裁成型工艺中一起完成，几乎不增加成本；5.无需改变现有开关整体尺寸即可完成开关灭弧性能的升级。

摘要： 本发明涉及一种断路器及其灭弧室和灭弧室用其弧触头组件、弧触头传动杆，弧触头传动杆包括用于传动设置于灭弧室中的拨叉与弧触头之间的杆体，杆体上设有用于与所述拨叉上设有的顶推凸柱顶推配合的驱动长槽，驱动长槽具有用于与顶推凸柱在驱动长槽中的往复移动行程相对应的驱动槽段，驱动槽段具有与所述杆体延伸方向倾斜设置的斜槽段以使得驱动槽段的两端在杆体延伸方向上错开布置。本发明所提供的驱动槽段的两端在上下方向上错开布置可利用顶推凸柱与驱动长槽在上下方方向上的相对移动，有效提高了弧触头组件的移动速度，缩短了分合闸时间，缩短了绝缘建立时间，提高了开断能力。

摘要： 本发明是一种导弧灭弧装置及使用该导弧灭弧装置的直流断路器。所述导弧灭弧装置包括U形电动机槽和灭弧罩组件，两者相连接，U形电动机槽空腔内设有一个U形磁轭，该磁轭的两个侧壁的上方分别设有铁磁材料块，铁磁材料块与灭弧罩组件中的灭弧栅片形成倒U形磁路。当动静触头脱离接触瞬间产生电弧时，导电回路中的电流在U形磁轭和倒U形磁路中产生的磁通对电弧有很强的磁吹力，将电弧吹进灭弧罩组件进行灭弧。解决了现有技术中导弧装置对动触头附近的电弧导弧效果差的问题，提供了一种对动触头和静触头之间的电弧都具有很好的导弧效果、灭弧能力更强、喷弧距离短、适用范围更广泛的导弧灭弧装置以及使用该导弧灭弧装置的直流断路器。

摘要： 本实用新型是一种导弧灭弧装置及使用该导弧灭弧装置的直流断路器。所述导弧灭弧装置包括U形电动机槽和灭弧罩组件，两者相连接，U形电动机槽空腔内设有一个U形磁轭，该磁轭的两个侧壁的上方分别设有铁磁材料块，铁磁材料块与灭弧罩组件中的灭弧栅片形成倒U形磁路。当动静触头脱离接触瞬间产生电弧时，导电回路中的电流在U形磁轭和倒U形磁路中产生的磁通对电弧有很强的磁吹力，将电弧吹进灭弧罩组件进行灭弧。解决了现有技术中导弧装置对动触头附近的电弧导弧效果差的问题，提供了一种对动触头和静触头之间的电弧都具有很好的导弧效果、灭弧能力更强、喷弧距离短、适用范围更广泛的导弧灭弧装置以及使用该导弧灭弧装置的直流断路器。

摘要： 本发明公开了一种基于弧长法非线性有限元分析的轮盘破裂转速预测方法，步骤为：对轮盘材料取样，通过试验获取材料本构模型参数；采用传统方法近似估算轮盘的破裂转速；在有限元软件中定义轮盘的弹塑性本构模型；建立轮盘材料的三维有限元模型并进行网格划分；针对需要计算的轮盘转子有限元模型，施加约束及转速载荷；采用弧长法进行大变形非线性有限元计算；计算完成后在时间后处理器中获得转速或角速度‑轮盘径向位移曲线，从而可得到轮盘或转子的极限临界转速，即为破裂转速。本发明采用了相对更为合理基于弧长法非线性有限元分析和全局塑性失稳的轮盘破裂准则，因此能更精确地预测出轮盘或转子的极限转速。