波紋管在角位移、橫向位移下的幾何非線性特征
時間:2012-12-04 09:02 作者:星航波紋管 點擊:次
turner-ford半圓弧波紋管實驗模型B，分別受純彎矩作用和橫向力作用，用幾何非線性攝動有限元法進行計算。
通過幾個例子看看波紋管的幾何非線性特征。
例1、turner-ford半圓弧波紋管實驗模型B，分別受純彎矩作用和橫向力作用，用幾何非線性攝動有限元法進行計算。
對于C形波紋管，子午向膜應力的非線性效應大，環向次之，彎曲應力幾乎不受幾何非線性效應的影響，此外。載荷與位移之間的非線性關系也不明顯。因為從殼的幾何非線性性關系看，彎曲應變關系式本身仍然是線性的，直接的非線性因素是曲率的改變對膜應變的影響。所以彎曲應應力沒有直接的非線性效應，而殼曲率的變化程度將直接影響膜應變力的分布。例如，在正負圓弧的連接處，曲率發生突變，膜應力的變化為顯著。并且，對于在子午面內整體彎曲的環殼，子午向的曲率變化大于環向，因此，子午向膜應力的非線性效應大于環向應力的非線性效應。還可以推斷，由于對于C型波紋管，曲率的突變只是局部的，而局部的的非線性膜應變只產生較小的非線性應變能，因而對整個結構的應變能貢獻不大，即對節點位移的影響不可能大，故彎曲應力的非線性效應不明顯，載荷與位移之間的非線性關系也不明顯。
例2、黎廷新等U型波紋管實驗模型。在已知角位移作用下，應力分布同時列出了有限元線性解、非線性解，中細環殼一般解及實測值。載荷位移關系中也同時列出了多種解法的結果，以便比較。常見的U型波紋管，其環殼較細較剛，環板則較寬較柔。本例中環板的寬度大于1/4圓弧長，占結構的1/3強。因此，模型在變形過程中，有較大的區域曲率發生顯著地變化，在幾何關系中的非線性項不僅直接增加了膜應力的非線性效應，而且對于整個結構的節點位移開始起作用。故一般情況下，U型波紋管非線性效應大于C型波紋管非線性效應。盡管如此，由比較和常識可知，對于常規的波紋管，在實用的范圍內，線性解仍可用。上一篇：彈性波紋管失穩的兩種情況
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