圓柱殼軸壓屈曲試驗(yàn)平臺(tái)研制.pdf

1、“象足”屈曲是石油儲(chǔ)罐在地震作用下的一種典型破壞方式，本質(zhì)上它是圓柱殼的軸向壓縮屈曲失穩(wěn)，軸壓屈曲問題對(duì)結(jié)構(gòu)的初始幾何缺陷非常敏感。目前研究初始幾何缺陷對(duì)圓柱殼軸壓屈曲失穩(wěn)影響的主要方法是數(shù)值模擬，并借助試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)值模擬方法。
　　 本文綜合力學(xué)、機(jī)械、電子和控制等學(xué)科知識(shí)成功研制一種圓柱殼試件軸壓屈曲試驗(yàn)平臺(tái)，用于測(cè)量圓柱殼初始幾何缺陷和屈曲臨界載荷數(shù)據(jù)，通過試驗(yàn)可以研究圓柱殼初始幾何缺陷對(duì)軸壓屈曲臨界載荷的影響，并驗(yàn)證數(shù)

2、值模擬方法。開展的主要工作如下：
　　 (1)介紹圓柱殼彈性屈曲與塑性屈曲理論，確定圓柱殼軸壓屈曲臨界載荷的理論值。分析理想圓柱殼、考慮焊接變形的圓柱殼和應(yīng)用固有應(yīng)變法模擬焊縫情況的圓柱殼三種情況，并分別建立三種情況下的有限元模型進(jìn)行軸壓屈曲計(jì)算，得到軸壓屈曲臨界載荷值。確保試驗(yàn)平臺(tái)的公稱軸向力不小于圓柱殼軸壓屈曲臨界載荷的理論值與有限元計(jì)算結(jié)果。
　　 (2)研究試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)并對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括加載系統(tǒng)和幾何測(cè)

3、量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)平臺(tái)機(jī)電一體化。加載系統(tǒng)選用液壓系統(tǒng)，可滿足厚壁圓柱殼塑性屈曲試驗(yàn)要求，用于對(duì)圓柱殼試件施加穩(wěn)定的軸向壓力載荷，加載過程中利用稱重傳感器測(cè)量圓柱殼軸向壓力載荷并捕捉屈曲臨界載荷。幾何測(cè)量系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)位移傳感器結(jié)構(gòu)，對(duì)圓柱殼初始幾何缺陷進(jìn)行全自動(dòng)精確測(cè)量。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)了足夠承擔(dān)上述系統(tǒng)重量的支撐系統(tǒng)。
　　 (3)開發(fā)試驗(yàn)平臺(tái)控制系統(tǒng)，統(tǒng)一控制加載系統(tǒng)和幾何測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的機(jī)電一體控制。選擇PL