中厚圆柱壳在低速轴向冲击作用下的屈曲研究

摘要

结构的稳定性问题是近代固体力学的一项重要研究内容，也是目前工程实际中迫切需要解决的课题之一。圆柱壳是工程中最常使用的结构形式，从某种意义上来说，对这类结构屈曲问题的研究，推动了结构稳定性理论的发展。本文对圆柱壳结构在冲击载荷下的动态屈曲问题进行了较为系统深入的理论分析，针对结构动力屈曲行为提出了行之有效的数值研究方法，并给出了符合实验结果的圆柱壳后屈曲模态。 应用有限元分析方法求解轴向冲击载荷作用下圆柱壳的动力屈曲问题，给出结构动力屈曲的有限元格式和常用算法，分析了不同算法的特点。中心差分法具有显示算法的优点，即时间上比较经济，因此，本文采用ANSYS有限元分析软件及应用有限元程序包LS-DYNA对圆柱壳结构在冲击载荷下的动态屈曲进行数值计算。计及几何非线性和材料非线性，根据B-R准则对圆柱壳进行非线性动力响应分析，进而分析轴向冲击下的圆柱壳动力屈曲行为；讨论了轴向冲击圆柱壳结构动力响应、动力屈曲及动力失效的影响因素，给出相应结论。 基于目前圆柱壳动态屈曲问题纷繁芜杂的分析手段，本文采用理论与数值分析相结合的研究方法。 本文介绍了结构稳定性理论的主要研究方向，分析了动态稳定性领域的最新研究进展。主要总结了轴向冲击载荷作用下圆柱壳的动态屈曲问题的研究方法和屈曲现象，得出了一些有意义的结论。 本文的研究方法为解决类似的问题和相关的研究方向提供了一种求解思路和途径。

目录

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第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3关于屈曲的几个基本问题

1.3.1屈曲的几个基本概念与经典稳定性准则

1.3.2动力屈曲问题的特点及动力稳定性屈曲准则

1.4计算机仿真分析

1.5本文主要研究内容

第二章圆柱壳的屈曲理论

2.1圆柱壳屈曲的分类及其特征

2.2圆柱壳的静力屈曲理论

2.3圆柱壳的动力屈曲理论

2.3.1非轴对称屈曲的动力基本方程

2.3.2轴对称屈曲的动力基本方程

第三章屈曲问题和有限元方法

3.1有限元思想

3.2屈曲分析的有限元理论

3.3结构非线性概述

3.4几何非线性问题

3.5接触非线性问题

3.6接触-碰撞的数值计算方法

3.7接触分析注意事项

第四章中厚圆柱壳轴向冲击屈曲的计算机仿真

4.1引言

4.2基于LS-DYNA的冲击屈曲的数值模拟

4.2.1问题描述

4.2.2有限元模型

4.2.3边界条件

4.2.4单位换算

4.3圆柱壳冲击过程模拟结果与分析

4.4不同的参数对动态屈曲影响的研究

4.4.1壳壁厚度的影响

4.4.2壳体半径的影响

4.4.3屈服强度的影响

4.4.4塑性强化模量的影响

4.4.5圆柱壳的长度的影响

4.4.6冲击物质量的影响

4.4.7其他的影响因素

4.5本章小结

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢