ISSN 1000-0054
CN 11-2223/
N
清华大学学报 (自然科学版)
J T singhua U niv (Sci & T ech),
2002 年第42 卷第11 期
2002,Vol. 42,No. 11
27/ 37
1519-1523
点铆固壳环热屈曲能障及后屈曲性态
刘 燕
1
, 范钦珊
2
, 李 冰
1
(1. 北京建筑工程学院,北京 100044;2. 清华大学 工程力学系,北京 100084)
收稿日期:2001-10-18
基金项目:核科学基金资助项目 (
J
94
EY
5078)
作者简介:刘燕(1955-),女 (汉 ),江苏,副教授。
E -m ail :jg x yliuyan @ sohu. com
摘 要:提出了计算钢衬壳在各种情形下屈曲温度的能障
法。通过对钢衬壳在不同温度下的能障进行研究,得到了不
同温度下钢衬壳能障与温度之间的关系。通过两个具体的钢
衬壳热屈曲实例的计算,与实验结果及前人提出的几种结构
稳定性的能量准则比较,验证了关于钢衬壳局部屈曲和全域
屈曲的分析;并综合考虑了各种因素对钢衬壳屈曲前、后的
能量变化所产生的影响,得到了与工程实际中钢衬壳屈曲过
程相吻合的结果,为钢衬壳屈曲温度的理论计算提供了又一
种方法。
关键词:钢衬壳;热屈曲;后屈曲;能障
中图分类号:O 34 3 文献标识码:A
文章编号:1000-0054(2002)11-1519-05
Ener gy barrier and post-buckling
behavior for ther mal buckling
of a liner shell
LIU Yan
1
,FAN Qinshan
2
,LI Bing
1
(1. Beij ing Institute of Civil Engineering and Architecture,
Beijing 100044,China;
2. Departm ent of E ngineer ing M echanics,
T sing hua U n iver sity,Beijing 100084,China)
Abstract:T he buckling tem perature of a liner shell can be
accurately pr edict ed for any conditions using th e energy barrier
method described in this paper. T he energy barrier of a liner shell
w as calculated for different tem peratures to relate the energy bar rier
to temperatures. T h e calculated results for tw o examples of local
a nd global buckling of liner sh ells a gr ee w ell w ith experim ental
results and standard structure stability principles. T he buckling
temperature can be predicted using the energy barrier method by
analyzing the energy var iation of th e liner shell before and after
buckling as w ell as other factors w hich m ay affect th e liner shell
buckling. T he results provide another method for theoretically
calculating the buckling temperature of liner shells.
Key words:liner shell; therm al buckling ; po st -buckling ; ener g y
barrier
钢衬壳发生热屈曲是引起钢衬失效的主要原
因。防止钢衬壳的热屈曲一直是核工业安全防范中
的一个十分重要的问题。
目前,许多人都采用稳定问题的大挠度理论或
初始后屈曲理论来计算钢衬壳的屈曲温度
[1~ 5]
,但
理论计算所得钢衬壳的屈曲荷载低于实验值,有时
与实验或工程设计中钢衬壳的屈曲温度差别较大。
因此,为了解钢衬壳屈曲的过程和对其屈曲温度进
行计算,本文对钢衬壳屈曲温度的求解方法进行了
研究,得到了求解钢衬壳屈曲温度的又一种方法
—— 能障法。
1 壳环模型分析
1. 1 壳环简化计算模型
由于实际工程中钢衬壳的受力、约束等的复杂
性,直接计算不大可能,故需根据其特点进行简化。
通过实验研究发现,钢衬壳屈曲时需考虑到以下几
个方面的情况:1 ) 对不同的钢衬壳结构,可能发生
局部屈曲和全域屈曲;2)屈曲前环向和轴向的约
束;3 )锚栓在屈曲过程中的约束作用;4 )混凝土
壳的支承作用。
据此,可将钢衬壳的屈曲问题简化为由锚栓固
定于刚性空腔内的单面约束点铆固壳环的热屈曲问
题
[6]
(图 1)。
图 1 壳环简化模型