薄壁加筋壳结构的强度及屈曲分析

作者：ANSYS

欢迎访问e展厅 展厅 2 CAE/模拟仿真展厅 通用有限元分析软件, 结构分析软件, 动力学分析软件, 声学分析软件, 板料冲压成形模拟软件, ... 某薄壁加筋壳结构初步设计阶段的强度与极限承载能力是根据工程上某些近似理论计算的。薄壁加筋壳结构在工程算法中的分析较多，但是该加筋壳的上面有许多大开口，而且有断桁，这就使得工程算法的计算结果与静力试验结果有很大的差别。已经做过的静力试验结果表明：该结构不满足强度设计要求，需要重新改进、加强。为了得到修改后的结构的极限承载能力而又不花费更多的经费和精力作静力试验，采用有限元分析是最理想的方法。本文采用有限元分析软件ANSYS对该结构在修改前、后的强度和极限承载能力作了详尽的计算和分析。采用有限元方法通过与试验的比较对修改后的结构重新建模，得到了修改后结构的极限承载能力，给出修改后的结构满足强度设计要求的理论依据。 有限元强度及屈曲分析 1有限元静力计算结果分析 对修改前某薄壁加筋壳结构在常温条件下受轴压工况进行了静力计算，根据试验边界条件，将该结构的计算边界条件简化为下端固定，上端除轴向自由外其余方向固定。利用ANSYS软件求出各个测点的内力后，采用梁的平面弯曲理论计算出梁截面上三个测点a、b、c的结果。将测点在轴压T=4000 KN的计算结果与试验结果进行了比较（图1）。 测点7、8、21、22为大开口两侧的桁条，测点15、16、19、20为小开口两侧的桁条，测点17、18为小开口正下方的桁条，其余测点为结构均匀处。从有限元所得各个测点处筋条上的内力结果表（略）中可以得出，测点15、17、19、20的计算结果偏小，其余测点结果均偏高。总体来看，除测点16上的三个测点a、b、c的误差都比较大外，其余测点的计算结果与试验结果吻合较好，说明计算结果是可信的。 2有限元线弹性屈曲分析 对修改前、后的某薄壁加筋壳结构分别进行有限元线弹性屈曲分析。修改后，将一些关键部位的桁条更换为大桁条，其余结构形式不发生变化，有限元网格划分也与修改前保持一致。 由于修改前与修改后结构形式未发生变化，载荷和边界条件也相同，计算均在线弹性范围内进行，因此，可根据修改前的有限元结果和试验结果，采用等比例插值法得到修改后结构的实际极限载荷。 结论 本文将有限元静力分析结果与试验结果作了比较，有限元分析时开口大小和形状与实际结构均有差异，也未考虑口盖的作用，因此，某些测点的偏差较大。为了得到更好的结果，应加强开口处的处理，使模型更接近实际结构。 通过有限元分析能够给出该结构整体模型各个部位的变形和应力分布图，从应力分布图中可以明显地看到设计中较弱的部位以及传力不好的部位，设计人员可对应力分布图中显示较弱的部位进行局部加强或改善传力路线以使结构受力更为合理。对该结构的线性屈曲分析，虽然不能给出其极限承载力的准确数值，但是有限元分析和试验分析相结合则可相互补充，进而为设计人员提供更好、更准确的分析结果。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/29/2004)