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塑料波纹管结构失稳的线性分析

来源:塑料波纹管分析 作者:塑料波纹管 发布日期:2018-08-22

  通常人们认为塑料波纹管很少受到扭转载荷的作用,所以对其研究较有限,但实际上,管道膨胀节不可避免地会受到扭转力矩的作用,因此对塑料波纹管在扭转作用下的性能进行研究是十分必要的。由于塑料波纹管的失稳失效是包含弹塑性大变形等因素的复杂问题,对塑料波纹管在扭转载荷作用下的失稳失效采用非线性有限元分析会得到更为准确的结果。

  结构失稳通常也叫结构屈曲。屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状(结构发生屈曲响应时的特征形状)的技术。DERE提供两种结构屈曲载荷和屈曲模态的分析技术:特征值(或线性)屈曲分析和非线性屈曲分析。

  特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度,即算出结构的分叉失稳点。利用特征值屈曲分析可以预测出屈曲载荷的上限,但在通常情况下,则期待得到保守载荷(下限)。特征值屈曲分析的优点是计算快,在进行非线性屈曲分析之前葡京娱乐场官网可以利用线性屈曲分析了解屈曲形状。

塑料波纹管结构失稳的线性分析

  非线性屈曲分析是用一种逐渐增加载荷的非线性静力分析技术求得使结构开始变得不稳定时的临界载荷。在逐渐增加载荷的过程中,当在某个给定的载荷时的解不收敛,即产生了一个“负主对角”信息,这意味着所施加的载荷达到或超过了屈曲载荷。使用了非线性技术,模型中就可以包括诸如初始缺陷、塑性行为、间隙、大变形响应等特征,这和实际结构比较接近。也就是说,非线性屈曲分析的结果比线性屈曲分析更接近实际。

  塑料波纹管结构失稳线性分析的两个方面

  (1)对结构进行线性失稳分析

  线性失稳分析可以预测塑料波纹管的屈曲形状,得到塑料波纹管临界失稳载荷的上限。该载荷可以作为非线性分析所施加载荷的最大值。

  (2)对结构进行非线性失稳分析

  该分析是在线性失稳分析基础上,为了得到更精确的失稳载荷而进行的分析方法。

  主要从两个方面进行:首先,用NEWTON-RAPHSON法来求解屈曲载荷,该分析主要是对塑料波纹管的有限元模型进行静态非线性分析,即前屈曲分析方法。采用自动步长法,可以得出较精确的临界载荷。然后,为了预测结构的后屈曲范围,采用弧长法来求解,即后屈曲分析法。

  在塑料波纹管线性分析的基础上,选用空间壳单元,建立非线性模型,用DERE软件进行计算,把所得结果与线性计算结果进行比较,并对塑料波纹管在扭转载荷作用下的失稳问题作分析研究。

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