关于薄壁箱形结构局部屈曲和整体屈曲的问题

54yiwei

目前，屈曲有限元分析有两类：
1、特征值屈曲分析
2、非线性屈曲分析
但是考虑结构局部屈曲与整体屈曲的问题时，发现目前局部屈曲很少涉及非线性屈曲分析，我查到的文献采用的局部屈曲分析均是特征值屈曲分析，即与规范解析法做对比。想请对薄壁结构屈曲问题了解的朋友谈谈自己的看法，谢谢！

htbbzzg

你的看法是对的，不过改为如下说法可能更好一点：
    如果结构的局部屈曲没有导致整个结构的破坏，那么结构可以承受更大的载荷；而非线性屈曲载荷对应了结构的整体屈曲，即整个结构的屈曲破坏载荷大于局部屈曲的载荷。
    实际上，在航空和航天产品中，一些蒙皮-骨架结构，经常是以整体屈曲为其破坏形式。在做静力试验时，经常出现蒙皮发生局部屈曲的情况 由于局部蒙皮失稳时会发生很大的声音，因而载荷加到一定程度，不同部位的蒙皮陆续发生局部屈曲，试验场上就响声不断，煞是吓人，但仍可以继续增加载荷，即整个结构仍可以承受大得多的载荷。不过，一旦整体结构发生屈曲，那就无法再继续加载了。

54yiwei

做了一个例子一端固支、一端自由，非形心加载，得到一阶特征值屈曲分析临界载荷：4.776E+6N，以0.5倍放大一阶特征模态构形进行Riks法得到非线性临界载荷：6.19636E+006N。
通常说，用第一个屈曲状态来判定他屈曲的类型，如果发生在局部那么我们就认为是局部先屈曲，如果是整天先出现那么就是整体先出现屈曲，因此，在本例中应该是先出现局部屈曲才对，但是从Riks第一增量步开始，表现出来的是整体屈曲形态，尽管也有局部屈曲形态，因此如何判断呢?
而且，非线性临界载荷大于一阶特征值屈曲临界荷载。


图1 一阶特征值屈曲模态



图2  Riks第1增量步总体位移云图

图3  Riks第3增量步总体位移云图

图4   Riks第11增量步总体位移云图-临界载荷点

54yiwei

54yiwei 发表于 2011-9-24 15:07
做了一个例子一端固支、一端自由，非形心加载，得到一阶特征值屈曲分析临界载荷：4.776E+6N，以0.5倍放大一 ...

问题继续中，目前我的观点是，结构局部屈曲并未导致整体失稳，因此非线性临界载荷大于一阶特征临界载荷。

a_z

薄壁箱型结构的屈曲分析必须考虑初始缺陷，并进而非线性分析。在之前国外，在桥梁上出过安全事故，就是因为在箱梁设计上没考虑初始缺陷的影响。