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圆柱壳在均布内压下的大变形弹塑性失稳

王博伟  
【摘要】: 圆柱壳结构是一种典型的工程结构形式,有着广泛的应用,比如石油、化工、石化、冶金、轻工、航天、核能等部门,作为运送和贮存各种液体和气体的压力容器,更是得到了普遍应用。因此准确认识、描述这一结构的力学行为,在保证工程安全性的基础上,深入发掘其承载潜力,对于安全生产及提高经济效益有重要意义。 相关力学问题的解决是成功设计的重要前提。本文的目的是通过研究圆柱壳在均布内压作用下的大变形弹塑性失稳问题,预测、评估内压容器的爆裂破坏现象。通过基于虚功原理的理论解答和基于有限单元法的数值解答,分析圆柱壳的弹塑性大变形和最终的塑性失稳现象,从而得到更加准确的圆柱壳的极限承载能力——工程上称为爆破压力。本文引入了实心圆轴扭转测定本构关系的概念和方法,使得分析过程和结果更加接近结构实际力学行为。 本文的力学模型涵盖了几何非线性和材料非线性,力学行为比较复杂。本文在推导引出理论解答的同时,还选定了多种不同的工况,对厚度的影响采用有限元法进行了研究分析。最后对数值解和理论解进行比较,使二者相互佐证,以确保结果的正确性,为解决工程实际问题提供了有益的参考。


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