对称双圆弧柱壳弹塑性稳定性分析

论文摘要

本文提出一种新型潜艇耐压艇体结构:“对称双圆弧柱壳”。该结构是由两个对称非闭合大弧度圆弧横截面柱壳对接而成的闭合柱壳结构;在两个圆弧柱壳连结处布置垂向水密纵舱壁进行加强。本文依据推导出的弹塑性失稳公式,研究无初始缺陷及考虑初始缺陷时圆弧柱壳的失稳情况,并同已有的实验结果进行对比,得出结构受圆弧开口角及周向相当波数影响时的规律。基于经典塑性理论和求解环肋柱壳的传统方法,本文对该型结构的弹塑性稳定性解析计算方法进行初步研究,主要工作内容有:1.运用经典塑性理论——塑性增量和形变理论,推导出环肋圆弧柱壳的弹塑性失稳系数;并将两个理论的应力应变增量关系用一种同样形式的“塑性失稳系数”统一起来。2.运用里茨法推导出静水压力作用下加肋圆弧柱壳小挠度弹塑性失稳时的临界压力解析计算式。计算表明,周向相当波数η是影响临界压力的主要因素,设计中应尽量通过调整结构参数,避免η与最小临界压力对应的（η）min相近。3.引入Donnell初始缺陷因子,运用非线性大挠度理论推导出静水压力作用下加肋圆弧柱壳弹塑性失稳时临界压力解析计算式。通过计算,本文得到初始缺陷及圆弧开口角对环肋圆弧柱壳失稳形态和临界压力影响的规律,而依据非线性大挠度理论计算出的最低平衡位形值实际上并不是临界载荷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 问题的提出及研究意义和目的
• 1.3 研究现状分析
• 1.4 圆柱壳稳定性理论综述
• 1.4.1 稳定性准则
• 1.4.2 经典的稳定性理论
• 1.5 稳定性分析方法
• 1.6 本文的主要工作
• 第2章 环肋圆弧柱壳弹塑性失稳系数
• 2.1 前言
• 2.2 两种经典的塑性理论
• 2.2.1 塑性增量理论的弹塑性失稳系数
• 2.2.2 塑性形变理论的弹塑性失稳系数
• 2.3 圆弧柱壳的弹塑性失稳系数
• 2.3.1 基本假定概述
• 2.3.2 圆弧柱壳的塑性增量理论失稳系数
• 2.3.3 圆弧柱壳的塑性形变理论失稳系数
• 2.4 圆弧柱壳失稳系数的逆形式
• 2.5 本章小结
• 第3章 圆弧柱壳的小挠度弹塑性失稳
• 3.1 前言
• 3.2 圆弧柱壳的小挠度弹塑性稳定性
• 3.2.1 总位能计算式
• 3.2.2 临界载荷表达式的求解
• 3.2.3 纵向失稳波数的讨论
• 3.2.4 关于周向相当波数的讨论
• 3.2.5 关于壳板局部失稳时的讨论
• 3.3 小挠度弹塑性失稳临界压力的计算步骤
• 3.4 计算实例与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 考虑初始缺陷的圆弧柱壳弹塑性失稳
• 4.1 前言
• 4.2 考虑初始缺陷的非线性大挠度理论
• 4.2.1 壳体中面的应变、应力、内力矩方程
• 4.2.2 圆弧柱壳变形位能计算式
• 4.2.3 圆弧柱壳外力功计算式
• 4.2.4 圆弧柱壳临界载荷表达式的确定
• 4.2.5 圆弧柱壳临界载荷表达式的讨论
• 4.3 基于扁壳理论的弹塑性失稳临界压力的确定
• 4.4 计算实例
• 4.5 计算实例结果分析及其讨论
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的成果
• 致谢