摘要：本文总结了近四年课题组关于大型局部双层网壳的研究成果。首先介绍了局部双层网壳体系及其成形方法,一般可基于基本的双层、单层网壳演变而来,如球面(大矢高、小矢高)、柱面网壳,叉筒以及其它组合形式。几何非线性混合有限元法是分析结构稳定特性的有效方法,弧长法、广义增量法与Newton-Raphson方法结合可实现屈曲后过程跟踪,可以采用通用有限元软件或开发程序。然后主要用自己编的程序进行了大量典型局部双层网壳的稳定特性分析及参数影响分析,包括矢高、跨度、矢跨比、厚度、厚跨比、单层区域大小、支承边界刚度等。最后介绍了几个大型局部双层网壳工程设计应用,并进行了稳定特性分析,保证强度与稳定的合理性。

摘要：考虑材料在不同温度下的热力学性能变化,结合热弹塑性有限元与弧长法,研究加筋板在不同受热模式下的高温失效特性以及单轴压缩剩余极限强度.数值分析结果表明:迎筋面受热模式较背筋面受热模式升温更快,更为危险;背筋面受热模式下,结构易发生梁柱型失效;迎筋面受热模式下,结构失效表现为整体屈曲和筋的侧倾两种失效模式的叠加;当升温时间为140 s时,背筋面受热和迎筋面受热模式下的结构单轴压缩剩余极限强度分别衰减至常温的13%和5%.

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：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：弧长法能跟踪复杂的非线性平衡路径全过程,但计算受初始设定载荷影响较大,而针对这一局限设计的改进算法能更好地求解膜片翻转过程。考虑新型Ti3012合金、纯钛、理想材料,基于改进弧长法研究残余应变对锥柱形膜片多次翻转行为的影响,得出新型Ti3012合金膜片的正翻与回翻过程均没有纯钛膜片好,且存在严重偏心现象,其98%正向翻转状态时回翻过程中不仅偏心量达到60mm,而且出现褶皱等严重失效行为;理想材料在不同正向翻转状态时反向回翻,膜片均存在严重的偏心问题,最大偏心量大于80mm;纯钛膜片仅98%正向翻转状态时回翻过程中偏心量稍大,约为10mm。无残余应变这一材料特性降低了膜片结构刚度,同时伴有初始弹性模量减小的性质,这些因素均不利于膜片多次翻转。

摘要：针对盘绕式伸展机构在轨工作的特点,对其在不同钢丝绳预紧力和机构高度下的非线性屈曲模式和屈曲载荷开展了相关的试验研究。根据其几何非线性特点,采用弧长法对试验状态下结构的非线性屈曲模式进行了仿真分析。研究结果表明:(1)数值仿真计算得到的屈曲模式和屈曲载荷与试验结果一致;(2)伸展机构的屈曲模式与钢丝绳预紧力和机构高度密切相关,处于张紧状态的钢丝绳可显著提高伸展机构的轴压、弯曲承载能力。分析结果也为其他同类机构的设计和试验提供了参考依据。

摘要：提出了把近似满应力设计方法、弧长法和相对差商法结合起来的改进的离散变量两级优化方法,给出了同时考虑应力约束、位移约束和结构整体稳定性约束的优化算法。在考虑几何非线性的基础上,研究了单层网壳结构以结构质量最轻为目标函数的优化问题,编制了相应的计算程序,并通过算例进行了分析验证。

摘要：施工误差、材料性能不均匀等不可控制因素必然导致冷却塔结构具有一定的初始缺陷,本文主要研究了初始缺陷对冷却塔结构弹塑极限承载力的影响.通过弹性屈曲分析和自振特性分析,获得冷却塔结构的屈曲模态及振型,进而将结构初始缺陷视为由模态贡献系数调制的确定性函数(正交模态)的线性组合形式,在考虑材料非线性的前提下,采用修正的弧长法分析结构的弹塑性极限承载力.算例结果表明:冷却塔对振型初始缺陷构形较屈曲模态缺陷构型更为敏感,该方法可以有效地寻求结构初始缺陷的最不利分布形式,适用于大型工程结构的初始缺陷分析.

摘要：过剩下泄热交换器为核级设备,该热交换器的壳程部分为薄壳体结构,在事故工况下需承受0.5 MPa的外压。对于结构的屈曲分析,可以用RCCM规范第ZIV篇进行分析,但计算结果偏于保守。本文应用ANSYS有限元分析软件对该设备的壳程部分进行了外压屈曲分析。分析结果表明,与RCCM中的方法相比,用有限元法对结构进行屈曲分析的结果更加精确,接近于工程实际。

摘要：利用有限元软件ANSYS对圆柱薄壳进行数值求解,计算了理想圆柱薄壳的特征值屈曲,并将数值解与理论解进行比较分析;计算了考虑初始缺陷和残余应力的圆柱薄壳的非线性屈曲,得到了圆柱薄壳的荷载-位移曲线、极限荷载,并计算了圆柱薄壳局部稳定的应力值。最后给出了圆柱薄壳的局部屈曲应力的建议公式。