原创《外压圆筒非线性屈曲分析》：关于免费屈曲论文范文在这里免费下载与阅读,为您的屈曲相关论文写作提供资料。
摘 要：文章采用有限元分析软件ANSYS对外压圆筒进行了非线性屈曲分析,通过结果对比,认为非线性分析法可得出更合理的结果.系列计算表明,外压圆筒屈曲临界压力值会随筒体初始缺陷的增加而明显降低.
关键词：有限元；屈曲；非线性；初始缺陷
中图分类号：TQ050.2文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）18-0076-02
在化工和石油化工生产中有不少承受外压的容器,如带夹套的反应釜、真空储罐、套管式余热锅炉等.这些容器当承受的外压达到临界压力时,他们就会失稳而不能正常工作,甚至会引起破坏并造成损失.因此,如何确定临界压力就变得十分重要了.
在工程上,受外压的圆筒可以按Mises公式计算.由于该公式是基于线弹性并按圆筒横截面是规则圆形推演出来的,而实际圆筒总存在一定的缺陷,因此公式的计算结果会和实际结果相差较大,而且一般大于实际测试结果,因此其使用范围受到限制.
在科学研究和一些重要的工程应用中通常需要采用有限元方法进行分析,有限元分析方法有两种：特征值屈曲分析和非线性屈曲分析.特征值屈曲分析属于结构线性分析,由于它不考虑任何非线性和初始缺陷,因此,它通常给出非保守的结果,在实际工程中一般不再使用.非线性分析方法和特征值分析相比,通常比较准确,这种方法采用非线性静态分析技术,通过逐步增加载荷水平,来寻找当结构变得不稳定时的临界载荷.采用非线性分析技术,可以考虑结构中的初始缺陷、结构的塑性行为、间隙以及大变形响应等问题.因此,在实际工程中,非线性屈曲分析得到了广泛的应用.
本文通过实际工程中遇到的实例,采用非线性屈曲分析方法,求得外压圆筒的临界压力.
1计算实例
由于一个理论上完美的圆筒体在非线性分析时不能求得屈曲行为,所以在分析前需要施加初始缺陷.通常的做法是首先进行一个特征值屈曲分析,将得到的第一阶特征矢量按照一定比例施加到模型上.
1.1有限元模型
有一清洗装置,采用夹套加热,取受外压的内筒体进行分析.内径为、长度为、厚度为.材料选用0Cr18Ni10Ti,弹性模量取为,泊松比取为.计算中采用ANSYS软件,单元选择六面体8节点实体单元（SOLID45）.划分网格后的有限元模型如图1所示.
1.2位移边界条件
考虑到筒体两端封头及法兰的支撑作用,分析中约束两端面的非轴向位移.为避免计算误差引起轴向刚性移动,在筒体一端约束一关键点的轴向位移.
1.3特征值分析
在筒体外表面施加单位压力载荷,采用ANSYS软件提供的子空间迭代法（即Subspace法）进行特征值提取,通过计算得到第一阶临界压力为3.155.屈曲形状如图2所示,其失稳波形数为2个.
1.4非线性分析
在筒体外表面施加压力载荷3.155（特征值分析得到的结果）,一般而言,初始缺陷施加量为筒体壁厚的1%~10%.本例按筒体壁厚的2%施加初始缺陷.假设材料为理想弹塑性材料,同时进行材料非线性和几何非线性计算.
计算得出节点1772（取模型中位移量最大的节点号）的载荷位移曲线如图3所示.从图中可以看出临界压力为2.38.改变初始缺陷值的大小,得到临界压力和初始缺陷的关系如图4所示.
2结语
①临界压力比特征值分析法要小.因此,在实际中采用非线性分析法比较合适,特征值分析法容易得到非保守结果.
②通过对不同初始缺陷值下计算得到的临界压力的比较,发现随着初始缺陷值的增加,相应的临界压力呈下降趋势.
参考文献：
[1] .压力容器设计的力学基础及其标准应用[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2] 王泽军.锅炉结构有限元分析[M].北京:化学工业出版社,2005.
屈曲论文参考资料：
结论：外压圆筒非线性屈曲分析为适合屈曲论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关膝关节屈曲挛缩症状开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
