对称双圆弧柱壳的非线性屈曲.pdf

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1、低温建筑技术2010年第4期(总第142期)对称双圆弧柱壳的非线性屈曲杨丽红，何蕴增，何超(哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院．哈尔滨1,50001)【摘要】对于潜艇艇体耐压壳结构，屈曲特性在设计中被广泛关注。针对一种新型潜艇耐压艇体结构一对称双圆弧环肋柱壳，推导了相应的弹塑性失稳系数。采用非线性大挠度理论，给出了静水压力作用下含初始缺陷的对称双圆弧环肋柱壳大挠度弹塑性屈曲临界压力计算式。讨论了开口角、周向相当波数和初始几何缺陷对临界压力的影响。计算结果表明，开口角对结构弹塑性屈曲的临界压力影响很小，而周向相当波数是影响临界压力的主要因素。【

2、关键词】双圆弧柱壳；大挠度屈曲；临界压力【中图分类号l1]J311【文献标识码】A．【文章编号】1001—6864(2010)04一OO44—03N0眦tBU麟oFTHESTRICALDoI刀BIRCCYI皿、iDRICAI，slmⅡYANGLi—hong，HEYun—zeng，HEChao(CollegeofAerospaceandCivilEngineering，HarbinEngineringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Thebucklingofsubmarinepressure—re

3、sistedshellstructurewaspaidwideattentioninengi—nering．Theexpressionofthecriticalpressureforlargedeflectionbucklingofdoublearcring-stifenedcylin一曲c8Jshell-anewtypesubmarinepressure—resistedsheⅡstructurewiⅡ1initialgeometricimperfectionswasde—terminedunderhydrostaticpressureb

4、yusingnonlinearladeformationtheory．Theefectsofcentralangleofcirculararc，circumferentialequivalentwavenumberandinitialgeometricimperfectionOilbucklingmodeandcriticalpressureofdoublearcring-stifenedcylindricalsheUwerestudied．Theresultsshowedthatthecentral咄ofcirculararchadles

5、sefectOilcriticalpressureofthestructure，andthecircumferentialequivalentwavenumberofcylindricalshelhadamainefectonthecriticalpressureofthestructure．Keywords：doublearccylindricalshell；largedeflectionbuckling；criticalpresure；initialgeometricimperfections；equivalentwavenumber从

6、潜艇的总体布置方面来说具有圆形横截面的潜艇耐压艇体所提供的内部空间一般很难进行有效处理u．2】。本文研究一种新型潜艇耐压艇体结构：对称双圆弧环肋柱壳。该结构横剖面示意图如图1所示。对称双圆弧柱壳与单圆柱耐压壳体结构相比，在有效使用面积相当的情况下，具有更佳的力学性能。图1双圆弧柱壳横戴面不意图在外加均布载荷、径厚比R／t相同的情况下，双圆弧柱1环肋双圆弧柱壳的弹塑性失稳系数壳厚度会有明显下降【3]。因此可以减少大厚度板焊通过调整对称圆弧柱壳开口角大小及两圆弧壳接过程中出现的预应力及种种缺陷，有利于简化焊接连结处纵舱壁的结构型式来控制该处承压

7、刚度，可以工艺、提高焊缝质量与生产效率。同时也有利于降低使双圆弧柱壳径向变形与同等条件下单圆柱壳体的潜艇结构重量，节约材料。相同，从而可以采取无矩理论进行计算。壳体结构屈曲问题本质上是非线性问题[引。本将坐标原点取在舱壁处，如图2所示。圆弧柱壳结构处于广义平面应力状态，即有，=，=0，=文运用薄壳大挠度弹塑性稳定性理论，研究对称双圆弧柱壳结构在考虑初始几何缺陷时弹塑性屈曲问题。0。在理想纵舱壁弹性支撑条件下，可认为承受静水压杨丽红等：对称双圆弧柱壳的非线性屈曲力q的环肋圆弧柱壳在前屈曲时仅存在薄膜应力。子，W是屈曲挠度函数，tt，0是初始几

8、何缺陷中与屈曲=fqRI2t，=qRIt=~'qR／t(1)挠度主项相吻合的项。公式(5)中未含有参数及』9，，其中，为纵向力修正系数。假定纵舱壁板不参故其同样适应于双圆弧柱壳的