薄壁加筋结构后屈曲分析方法研究

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1、隶劫大J譬硕士学位论文薄壁加筋结构后屈曲分析方法研究中国南京东南大学二零一五年五月POST_BUCKLⅢGANALYSISOFTHIN—WALLEDSTIFFENEDSHELLSADissertation(Thesis)SubmiRedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeoforMasterofEngineeringBYQingyaLiSupervisedbyProfessorEliangDongDepartmentofEngineeringMechanicsSoutheastUniversityMay2015籼5呲

2、删哪!帆8m—●洲2眦9帆2㈣Y东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。⋯虢毒弛嗍y沪r东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸

3、质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：l7．a坎2_别性轹菇秀红一醐：b—f．诼摘要由于具备较高的比强度和比刚度，薄壁加筋结构在航空航天工程中取得了的广泛应用。相应地，轴向压缩载荷作用下薄壁加筋壳体结构的稳定性设计成为航空航天结构强度设计的关键问题。同时，针对加筋柱壳结构轻量化设计，迫切需要适合结构优化的快速高效后屈曲数值分析方法。本文针对加筋柱壳结构进行后屈曲分析方法研究，具体而言，本

4、文开展的研究工作及成果包括：(1)从理论上比较研究了目前分析后屈曲问题三种常用的数值方法：隐式弧长法、隐式动力学、显式动力学，通过有限元开展了轴压薄壁柱壳结构后屈曲行为研究，以计算精度和计算效率为依据对上述方法进行了评估。(2)基于圆柱薄壳结构轴压失稳呈现出多模态屈曲的特点，提出耦合缺陷模态法引入初始几何缺陷，通过对圆柱壳分别施加不同屈曲模态找到最不利缺陷分布形式，给出了简单的耦合作用公式，并通过有限元验证了耦合缺陷模态法的可靠性。(3)基于有限元采用非线性显式动力学分析方法开展了轴压作用下薄壁加筋圆柱壳结构的后屈曲分析，比较研究了筋条截面高宽比、蒙皮厚度、加筋

5、疏密程度等结构参数在显式非线性分析与隐式非线性分析条件下屈曲临界荷载的差异，给出了显式动力学分析方法的适用范围：薄壁加筋圆柱壳结构筋条质量与蒙皮质量之比大于0．4。(4)采用枚举法，基于有限元研究了正交格栅、各向异性格栅、ISOGRID格栅、角格栅这四种常见格栅加筋圆柱壳在轴压作用下结构后屈曲行为，根据承载力最优，研究比较得出ISOGRID格栅加筋为最优格栅加筋形式。针对此类格栅加筋结构，基于等效刚度法将其模型简化成光筒结构，提高了分析效率，降低了分析难度，为工程应用提供了一种快速高效后屈曲分析方法。关键词：加筋圆柱壳；后屈曲；格栅加筋；显式动力学Abst阳ct

6、AbstractDuetohighspecificstrengthandstiffness．thin．walledstiffenedshellshasbeenwidelyusedinaircraftstructures．Thestabilitydesignofstiffenedshellstructuresunderaxialcompressionhasbecometheoutstandingproblemsinthedesignofintensity．Meanwhile，inviewofthelightweightdesignofstiffenedcylind

7、ricalshellstructure．thefastande伍cientnumericalanalysismethodsforsolvepost-bucklingiSurgentlyneed．Therefore．theanalysismethodsofthestabilityofthethin．walledstiffenedshellstructureunderaxialcompressionWasstudied．Themainworksofthisdissertationaregivenasfollows：(11111eoretically,thecompa

8、rativestudyo