外壓圓柱殼概率設計方法的研究.pdf

1、外壓容器的失穩(wěn)受到幾何缺陷、幾何材料雙非線性行為等因素的影響，幾何缺陷的存在往往造成其臨界失穩(wěn)壓力的大幅下降，且用理論的方法難以求解。隨著數(shù)值模擬技術的進步，很多學者采用有限元數(shù)值模擬技術對外壓容器穩(wěn)定性進行研究，相關的設計標準中也開始引用數(shù)值模擬的方法。目前外壓容器相關的設計標準均為確定性的設計方法，無法反映實際中參數(shù)離散變化和幾何缺陷不確定性對其臨界失穩(wěn)壓力的影響。本文從這個角度出發(fā)，用概率的方法進行外壓圓柱殼的設計，探討外壓容器的

2、概率設計方法。
　　目前各個標準中，相比于GB150、ASMEⅧ-2、EN13445等，EN1993-1-6對數(shù)值模擬在殼體失穩(wěn)設計中的應用作了更為詳細的規(guī)定。結合文獻中的試驗數(shù)據(jù)，利用ANSYS軟件以及“一致缺陷模態(tài)法”，將EN1993-1-6中模擬方法的設計值與其他標準的設計值進行了對比，結果表明其規(guī)定的數(shù)值模擬設計方法與ASMEⅧ-2、EN13445設計方法得到的值較為接近。
　　“一致缺陷模態(tài)法”的幾何缺陷形式與實際

3、中的幾何缺陷形式有較大不同，得到的模擬值往往小于試驗值。為得到更準確的模擬值，本文從實際幾何缺陷的角度出發(fā)，結合文獻中測量統(tǒng)計圓柱殼幾何缺陷數(shù)據(jù)，用簡化后的傅里葉級數(shù)來構造初始幾何缺陷、進行雙非線性模擬，結果顯示，用貼近實際的傅里葉級數(shù)幾何缺陷模型模擬得到的結果比“一致缺陷模態(tài)法”的結果更為接近試驗值。
　　ASMEⅧ中取形狀偏差折減系數(shù)為0.8，通過其修正即認為包含了初始幾何缺陷的影響。本文通過模擬得到臨界載荷為完美圓柱殼80％

4、時的圓柱殼最大初始幾何缺陷e值。結果表明;在L/Do較小時，隨著L/Do值的增大，圓柱殼所允許的最大初始幾何缺陷e值減小。在L/Do值較大的情況下，隨著L/Do值的增大，圓柱殼所允許的最大初始幾何缺陷e值增大。同時，模擬的得到的e值普遍大于ASMEⅧ-2規(guī)定的初始幾何缺陷e值。
　　最后，本文基于PDS模塊給出了一種外壓圓柱殼的概率設計方法，該方法中幾何缺陷用貼近實際缺陷形式的傅里葉級數(shù)來描述，考慮了影響比較大的幾何尺寸參數(shù)、幾何