焊接圓柱殼軸壓彈性及塑性屈曲實驗研究和數(shù)值分析.pdf

1、鋼制焊接圓柱殼結(jié)構(gòu)廣泛應用在石油、化工、冶金、環(huán)保等工業(yè)領域中。這類結(jié)構(gòu)的共同點是壁厚小、徑厚比大，在承受軸向壓力載荷時容易發(fā)生屈曲失效。本文采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法就鋼制焊接圓柱殼在均勻軸向壓力作用下的彈性和塑性屈曲問題進行研究，開展的主要工作如下。
　　(1)提出了一種在環(huán)向施加擾動幾何缺陷來計算帶軸對稱缺陷的軸壓圓柱殼彈性屈曲分支載荷的方法。結(jié)合提出的環(huán)向擾動幾何缺陷法，探討了“焊接殘余應力對軸壓圓柱殼彈性屈曲臨界載荷

2、究竟有利還是不利”這一具有爭議性的問題;分析了局部幾何凹陷的存在及大小對焊接圓柱殼軸壓彈性屈曲的影響。
　　(2)自主研制了帶幾何缺陷自動采集功能的軸壓屈曲試驗平臺。試驗平臺整體采用框架式結(jié)構(gòu)，集幾何缺陷測量系統(tǒng)、軸壓加載系統(tǒng)和控制系統(tǒng)于一體。試件試驗時僅需一次定位即可完成幾何缺陷自動采集和軸壓加載，具有幾何缺陷測量精度高、軸向公稱壓力大、人機交互友好等優(yōu)點，可以用于軸壓圓柱殼的塑性屈曲試驗研究。
　　(3)制作了多個具有代

3、表性的焊接組合圓柱殼試件，利用自主研制的屈曲試驗平臺，開展了帶焊縫余高的組合圓柱殼在軸向均勻壓力作用下的塑性屈曲實驗研究。探討了焊縫類型、環(huán)焊縫數(shù)量、焊縫余高大小、材料屈服強度和打磨余高等因素對軸壓圓柱殼塑性屈曲的影響。
　　(4)建立了一種綜合考慮初始幾何缺陷和焊接殘余應力的軸壓圓柱殼塑性屈曲分析有限元模型，并利用試驗結(jié)果驗證了該模型的正確性。分析了焊接殘余應力的存在及大小對軸壓圓柱殼塑性屈曲的影響，同時從試件內(nèi)外表面屈曲區(qū)域應