易拉罐在轴−侧−扭−内压联合作用下的屈曲地貌

• 作者: 宋广凯 孙博华
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 柱壳 屈曲 屈曲地貌 易拉罐 有限元分析
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 固体力学
• 页码范围: 448-466
• 页数: 19页
• 分类号: O342
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-20-315

摘要

柱壳结构广泛应用于各个领域,但由于其对初始缺陷较为敏感,容易发生灾难性的屈曲失稳.本文利用非线性有限元分析程序ABAQUS研究了柱壳屈曲问题,并应用到了易拉罐的屈曲分析.首先采用数值模拟的方法验证了Virot等学者的易拉罐屈曲试验结果,然后为了获得屈曲的一些普适结果,进一步考察了柱壳的屈曲表现.对柱壳结构在不同载荷组合、不同几何参数作用下进行了细致分析.为了讨论的直观,本文绘制了柱壳结构在受到侧压?轴压载荷作用下外力?屈曲载荷?位移三维屈曲地貌图(称为landscape).结果表明:在侧压?轴压?扭转载荷作用下,试件力?位移曲线出现了"cliff"(断崖)现象;扭转载荷的施加不利于试件整体稳定性,并造成了试件对初始缺陷的敏感性;对于受到轴压?扭转载荷作用的试件,本文定义承载力为零的平面为"sea level"(海平面)来区分试件破坏模式;通过对不同边界条件的试件进行分析,发现试件两端固定可以有效地增加结构的承载能力,提高稳定性.对柱壳结构内部充气可以大幅度提升结构的承载能力和稳定性,减小对初始缺陷的敏感度.