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