壳体屈曲分析中关于能力减弱系数的剖析.pdf

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1、壳体屈曲分析中关于能力减弱系数的剖析黄庆。赵飞云，姚伟达(上海核工程研究设计院，上海200233)摘要：工程中通常采用有限元中的线性屈曲方法和非线性屈曲方法来求解壳体的屈曲载荷。对于复杂结构(如钢安全壳)，若直接采用非线性屈曲方法求解，除计算工作量大外，还不容易得到符合实际要求的临界载荷。因此，工程中常通过线弹性方法来获得符合实际要求的临界载荷。介绍了壳体屈曲的线弹性理论解，然后利用ANSYS软件求解圆柱壳受轴向和侧向外压的屈曲载荷，并与理论解进行了对比；最后通过对比前人的试验结果与线弹性理论得到的上临界值来剖析“能力减弱系数”的含义和合理性。结果表明：采

2、用线弹性方法来求解壳体屈曲问题是可行的，但必须进一步考虑“能力减弱系数”、“安全系数”和“塑性折减系数”后才能得到工程上所需的临界屈曲载荷值。关键词：屈曲分析；能力减弱系数；安全系数；塑性折减系数；线弹性理论中图分类号：TH123；TB115．1文献标识码：A文章编号：1001—4837(2012)07—0038—06doi：10．3969／j．issn．11301—4837．2012．07．008DissectionofAbilityReducedFactorsinShellBucklingAnalysisHUANGQing，ZHAOFei—yun，YA

3、OWei—da(ShanghaiNuclearEngineeringResearchandDesignInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：Thelinearandnonlinearbucklinganalysesareusuallyperformedtocalculatethebucklingloadsofshellsinengineering．Forcomplicatedstructures，steelcontainmentvesselforinstance，ifthemethodofnonlinearbuck

4、linganalysisweredirectlyapplied，thecalculatedworkloadwouldbeverybiganditwouldnotbeeasytoobtaintherequiredcriticalload．Therefore，thelinearelasticmethodisoftenusedincalculatingthecriticalbucklingload，thentheengineeringhandlingwillbedonesubsequentlytoobtaintherequiredcriticalbuckling

5、loads．Firstly，thelinearelastictheoryisintroduced．Secondly，thebucklingloadofacylindricalshellunderbothaxialcompressionandexternalpressureisobtainedusingANSYSsoftware，andcomparedwiththetheoreticalsolution．Finally，themeaningandrationalityofthe“abilityreducedfactors”areanatomizedaccor

6、dingtodiferencebetweenpreviousexperimentalresultsandtopcriticalvaluesobtainedbythelinearelastictheory．Theresultindicatesthatthelinearelasticmethodisfeasibleforbucklingsolution，whenthe“abilityreduced￡tors”，“safetyfactor”and“plastici—tyreductionfactor”areconsidered，whichcanobtainthe

7、requiredbucklingvaluesinengineering．Keywords：bucklinganalysis；abilityreducedfactors；safetyfactor；plasticityreductionfactor；linearelas-tictheory·38·第29卷第7期压力容器总第236期E，肛——分别为弹性模量和泊松比0引言20世纪50，6o年代，众多学者对圆柱壳和扁壳的屈曲问题进行了大量的理论和试验研究，其中较为著名的B．3．符拉索夫⋯、ri．．巴特考维奇以及T．卡门和钱学森等学者都是壳体失稳理论和试验方面的先驱者

8、。相关的研究成果已发展成为大型结构力学有限元程序的理论基础，同时也