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短圆柱壳失稳分析!公式解与仿真解对比,情况比你想的要复杂!

8月前浏览848

01      

     
背景    

    本号前作关于失稳分析的系列文章引起了读者强烈的兴趣,详见《屈曲(失稳)公式的推导过程,以及弹性失稳的共性!》、《压杆与外压圆柱壳!屈曲(失稳)公式的推导思路是完全一样的》、《长圆柱壳失稳分析!公式解与仿真解对比,相互验证!》。

    有读者提问长圆柱壳的环向失稳临界压力的理论公式各项的含义,本文稍作补充。


02      

     
导读    

    本号前作对比了长圆柱壳环向失稳的公式解和仿真解,结果高度一致,相互验证。详见《长圆柱壳失稳分析!公式解与仿真解对比,相互验证!


    本文对比短圆柱壳环向失稳的公式解和仿真解,情况要复杂很多。


03      

     
几何模型    

    圆柱壳壁厚为2mm,平均直径为100mm,长度分别为50mm,100mm,150mm,200mm,250mm


04      

     
网格划分    

    屈曲分析对网格不敏感,为加快求解速度,减少网格规模,厚度方向划分为两层单元,单元纵横比控制在5左右。三维实体单元默认为二阶单元。


05      

     
分析条件    

    施加单位外压,约束一端的环向位移(考虑端部的约束作用),另外一端施加对称约束(无摩擦支撑)。


06      

     
仿真分析    

    在静力学分析的基础上再进行特征值屈曲分析。


    当圆柱壳长度为50mm时,失稳临界压力为75.681MPa



    当圆柱壳长度为100mm时,失稳临界压力为33.279MPa



    当圆柱壳长度为150mm时,失稳临界压力为22.305MPa



    当圆柱壳长度为200mm时,失稳临界压力为14.968MPa



    当圆柱壳长度为250mm时,失稳临界压力为12.045MPa



    短圆柱壳环向失稳公式,笔者这里展示两个。



    汇总仿真解和公式解。可得:当短圆柱壳的轴向长度偏短时,仿真解和公式解差别较大,当轴向长度为平均直径2倍及以上时,仿真解和公式解高度一致。



07      

     
理论知识汇总    

    弹性失稳和弹塑性失稳:


    长圆柱壳,短圆柱壳,刚性圆柱壳:


    长圆柱壳失稳公式的推导过程:



    短圆柱壳的失稳公式:


    临界长度:



来源:华仿CAE
静力学理论控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-03-03
最近编辑:8月前
华仿CAE
硕士 致力于推广工程仿真技术
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