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            塑料波紋管結構失穩的線性分析

            來源:塑料波紋管分析 作者:塑料波紋管 發布日期:2018-08-22

              通常人們認為塑料波紋管很少受到扭轉載荷的作用,所以對其研究較有限,但實際上,管道膨脹節不可避免地會受到扭轉力矩的作用,因此對塑料波紋管在扭轉作用下的性能進行研究是十分必要的。由于塑料波紋管的失穩失效是包含彈塑性大變形等因素的復雜問題,對塑料波紋管在扭轉載荷作用下的失穩失效采用非線性有限元分析會得到更為準確的結果。

              結構失穩通常也叫結構屈曲。屈曲分析是一種用于確定結構開始變得不穩定時的臨界載荷和屈曲模態形狀(結構發生屈曲響應時的特征形狀)的技術。DERE提供兩種結構屈曲載荷和屈曲模態的分析技術:特征值(或線性)屈曲分析和非線性屈曲分析。

              特征值屈曲分析用于預測一個理想彈性結構的理論屈曲強度,即算出結構的分叉失穩點。利用特征值屈曲分析可以預測出屈曲載荷的上限,但在通常情況下,則期待得到保守載荷(下限)。特征值屈曲分析的優點是計算快,在進行非線性屈曲分析之前我們可以利用線性屈曲分析了解屈曲形狀。

            塑料波紋管結構失穩的線性分析

              非線性屈曲分析是用一種逐漸增加載荷的非線性靜力分析技術求得使結構開始變得不穩定時的臨界載荷。在逐漸增加載荷的過程中,當在某個給定的載荷時的解不收斂,即產生了一個“負主對角”信息,這意味著所施加的載荷達到或超過了屈曲載荷。使用了非線性技術,模型中就可以包括諸如初始缺陷、塑性行為、間隙、大變形響應等特征,這和實際結構比較接近。也就是說,非線性屈曲分析的結果比線性屈曲分析更接近實際。

              塑料波紋管結構失穩線性分析的兩個方面

              (1)對結構進行線性失穩分析

              線性失穩分析可以預測塑料波紋管的屈曲形狀,得到塑料波紋管臨界失穩載荷的上限。該載荷可以作為非線性分析所施加載荷的最大值。

              (2)對結構進行非線性失穩分析

              該分析是在線性失穩分析基礎上,為了得到更精確的失穩載荷而進行的分析方法。

              主要從兩個方面進行:首先,用NEWTON-RAPHSON法來求解屈曲載荷,該分析主要是對塑料波紋管的有限元模型進行靜態非線性分析,即前屈曲分析方法。采用自動步長法,可以得出較精確的臨界載荷。然后,為了預測結構的后屈曲范圍,采用弧長法來求解,即后屈曲分析法。

              在塑料波紋管線性分析的基礎上,選用空間殼單元,建立非線性模型,用DERE軟件進行計算,把所得結果與線性計算結果進行比較,并對塑料波紋管在扭轉載荷作用下的失穩問題作分析研究。

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