壳体稳定性分析报告
藕节形耐压壳体强度与稳定性有限元分析
考依据。
关键词 ： 水下航行器 ； 耐压壳体 ； 强度 ； 稳定性
压力容器壳体的稳定性分析
• 弹塑性失稳 •当回转壳体厚度增大时，壳体中的应力超
•（非弹性失稳）
过材料屈服点才发生失稳，这种失稳称为 弹塑性失稳或非弹性失稳。
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压力容器壳体的稳定性分析
影响壳体稳定性的因素
• ----失稳破坏的型式和临界载荷取决于如下因素： 1）壳体的结构型式与结构参数
•■试验表明，圆环失稳破坏时的波纹数n=2。
•圆环的临界失稳压力为：pcr=3EJ/R3
•相交点变形为0
•n=2时：cos2×450=0,sin2×450=1 →C1=0，C2≠0；
•
每经过半个圆环，挠度周期性变化一次。
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•450 •cos2 ¢
•900
•180
0
•270
0
•3600
•¢
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压力容器壳体的稳定性分析
•2.5.2.1受均布周向外压的长圆筒的临界压 力 （1）圆环失稳的临界压力
1）外压→变形：曲率 1/R→1/R1 内力：弯矩（无剪力） M=（ 1/R- 1/R1 ）EJ
•R
•R1
•切入点：圆 环
•2）几何分析→圆环绕度曲线微分方程
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压力容器壳体的稳定性分析
•
状态附近振荡。
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压力容器壳体的稳定性分析
存在失稳破坏的常见结构：
• 压杆失稳（一维问题） ：压力达到临界载荷时，稍受 扰动，压杆会因屈曲而破坏。 达到临界载荷时杆中的最大应力一般小于材料的屈服 极限。屈曲前为弹性，屈曲后的某个时刻，因弯矩过 大而屈服破坏。
• 外压容器失稳（二维或三维问题）：真空容器、夹套 容器、水下结构、减压塔等，同样存在一个弹性临界 载荷，当外载达到这一载荷并存在扰动时，也会发生 屈曲破坏。
稳定性试验报告范文
摘要：xxx是，研究其稳定性是在考察其在温度、湿度、光线的影响下随时间变化的规律，为其生产、包装、贮存、运输条件和有效期的确定提供科学依据。
本试验采用高温、高湿、光照等试验方法，通过测定其含量，得出其稳定性较好，产品有效期以上，暂定其有效期为年。
关键词：稳定性试验、xxx、正文1 前言1.1 xxx简介1.2 xxx生产工艺（如工艺保密，可改为质量标准）1.3 取样信息：1.4 稳定性试验指导：化学药物稳定性研究技术指导原则2005年版2考察项目及检测方法2.1性状2.1.1 外观2.1.2 熔点2.13 水分等等2.2 含量测定检测方法：样品制备：实验条件：2.3 有关物质3 试验方法3.1高温试验试验设备取本品，在60℃条件下放置10天，于第5天、第10天取样，检测相关指标。
3.2高湿试验试验设备取本品，于25℃、RH90%±5%条件下放置10天，在第0天、第5天和第10天取样检测。
3.3光照试验取本品，在光强度为4500lx的光源下，距光源30cm，放置10天，在0天、5天和10天取样测定。
3.4加速试验试验条件包材类型、来源及相关证明文件取采用包装的三批次样品，试验条件为40℃±2℃、RH75%±5%，试验时间从开始，为6个月，分别于0、1、2、3、6个月取样检测。
3.5长期试验试验条件包材类型、来源及相关证明文件取采用包装的三批次样品，试验条件为25℃±2℃、RH60%±10%，试验时间从开始，取样时间点为第一年每3个月末一次，第二年每6个月末一次，以后每年末一次。
（如为阶段性试验报告，可如下描述：试验时间从开始，已完成月试验，接下来将持续到年月，此报告为阶段性试验报告。
）4 试验结果4.1高温试验4.2高湿试验4.3光照试验4.4加速试验4.5长期试验5 结论5.1小结5.1.1高温试验5.1.2高湿试验5.1.3光照试验5.1.4加速试验5.1.5长期试验5.2讨论（讨论内容包括：由前三个试验结果，初步确定包装材料和容器，结合加速试验和长期试验的稳定性研究的结果，进一步验证采用的包装材料和容器的合理性。
有机玻璃耐压壳的应力与稳定性分析
有机玻璃耐压壳的应力与稳定性分析摘要：全通透潜水器在深海下潜时要承受高静水压力、冲击、交变应力和振动等多种苛刻环境载荷,上述载荷因素都可能对其结构稳定性和安全性产生影响。
然而,全通透潜水器的耐压壳使用的是有机玻璃,材料具有黏弹性特性,结构的力学行为、性能随着时间而变化,分析这种特性对结构设计是非常重要的。
关键词：有机玻璃；耐压壳；稳定性分析深海全通透潜水器的耐压壳是使用材料为有机玻璃，其满足了科学家、探险爱好者以及游客可以近距离观察海洋生物、美丽的海底景色，海洋深处的地形地貌勘察、样本获取、拍摄及生物和矿产资源的勘测都扮演着重要角色。
有机玻璃耐压壳在材料性能以及制造、加工、工艺不断地发展进步，才能满足全通透潜水器下潜到海洋深处。
但是关于有机玻璃壳体的黏弹性特性、稳定性计算等方面的研究进展，较为缓慢，这使得上述问题得到各个国家的关注，对其研究是必要且具有应用价值。
1有机玻璃的概念有机玻璃（Polymethylmethacrylate）是一种通俗的名称，缩写为PMMA。
此高分子透明材料的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物。
是一种开发较早的重要热塑性塑料。
有机玻璃分为无色透明、有色透明、珠光、压花有机玻璃四种。
有机玻璃俗称亚克力、中宣压克力、亚格力，有机玻璃具有较好的透明性、化学稳定性，力学性能和耐候性，易染色，易加工，外观优美等优点。
有机玻璃又叫明胶玻璃、亚克力等。
2有机玻璃耐压壳的结构形式及其构造特点有机玻璃耐压壳的结构形状及材料一般是根据深海潜水器的下潜深度与其承受的有效载荷来确定的，同时还要考虑很多方面包括：比刚度、比强度、腐蚀性能、优化性能以及加工难易成本。
但是有机玻璃的耐压壳与金属材料的耐压壳又有很大区别，在交接过渡处不能进行焊接，必须通过金属环肋与其进行连接，嵌入其中，与金属耐压壳相比重量大大的减少了，也要满足下潜很深的深度。
2.1柱形组合最常用的一般是球形和圆柱形。
压力容器壳体的稳定性分析
压力容器壳体的稳定性分析一、引言压力容器壳体是蒸发器、换热器、反应器等化工设备中重要的组成部分，它承受来自内部介质的压力，同时还需要经受外部环境的力作用。
为了保证压力容器壳体能够在工作过程中保持稳定并安全地承受压力，必须对其进行稳定性分析。
本文将介绍压力容器壳体的稳定性分析方法和相关理论知识。
二、压力容器壳体的稳定性分析1. 应力状态在工作过程中，压力容器壳体承受来自内部介质的压力载荷，同时还需要经受外部环境荷载的作用，如风荷载等。
这些外部荷载会导致壳体上出现正应力和剪应力。
在确定压力容器壳体稳定性时需要先了解其压力状态。
在壳体内部，应力状态由压力载荷引起，应力分为径向应力、周向应力和轴向应力，其大小与压力载荷大小有关。
在壳体上，轻荷载下剪应力很小，只有正应力比较大，而在重载荷下，正应力和剪应力都较大。
2. 稳定性分析方法在确定壳体的稳定性时需要考虑其受力情况和力的分布情况，分析其受力状态并选择合适的分析方法。
稳定性分析方法有很多种，其中常用的有力学方法、能量方法、虚功原理和位移法等。
其中，力学方法主要是根据材料力学性质，通过应力计算得出壳体受到的外力大小，在此基础上确定其稳定性；能量方法是将壳体受到的外力转化成内能来研究稳定性；虚功原理是通过计算虚功来判断壳体的稳定性；位移法是通过计算变形、位移来判断壳体的稳定性。
在实际应用中，选取合适的分析方法需要考虑具体情况和要求。
3. 稳定性分析步骤（1）确定受力情况在进行压力容器壳体稳定性分析前，首先需要确定其所受外界荷载的大小和方向，同时还要考虑其内部介质压力的影响。
根据受力情况可以计算出壳体的应力状态。
（2）确定分析方法根据具体情况和要求选取合适的稳定性分析方法，应注意考虑分析的范围、精度和可靠性等因素。
必要时还需进行有限元分析。
（3）建立数学模型在使用分析方法进行计算前，需要建立数学模型来描述压力容器壳体的几何结构、物理性质以及受力情况等。
通常情况下，可以采取二维或三维模型。
大跨度网壳结构的稳定性分析
大跨度网壳结构的稳定性分析xxxxxx摘要：空间结构是一种倍受瞩目的结构形式，其中网壳结构是近半个世纪以来发展最快、应用最广的空间结构之一。
随着大跨度单层网壳结构的不断涌现，其结构重要性不言而喻，结构的稳定性问题尤为突出。
本文主要介绍了网壳结构的稳定性问题并以某大跨度球类馆为工程实例，采用非线性有限元法针对承载力计算时的11种工况进行整体稳定计算，考虑了材料和几何非线性，对实际工程进行了第一类和第二类稳定分析，结果表明：该网壳结构的第一类稳定符合相关规范的要求；其第二类稳定性较差。
因此，第二类稳定分析应该受到重视。
关键词：网壳结构；稳定性；非线性有限元；大跨度；稳定系数STABILITY ANALYSIS OF LONG-SPAN LATTICED SHELLSxxxDepartment of Civil Engineering ,xxxAbstract: Space structure is a very attractive structure system, and the latticed shell is one of the furthest development and the most widely applied space structure in the recent half century. The stability analysis is the key problem in the design of latticed shells, especially in single-layer latticed shells. This paper introduces the stability of latticed shells and a long-span ball gymnasium is adopted as a practical work, and it is analyzed by nonlinear finite element method under the first and the second kinds of stability problems. The holistic calculation aimed at 11 conditions in bearing capacity, material and geometric nonlinearity are considered. The results show that the first kind of stability of this latticed shells accords with the requirements of correlative specifications; the second kind of stability is poorer. Therefore, the analysis of the second kind of stability should be paid attention..Keywords: latticed shells; stability; nonlinear finite element; long-span; stability factor1 前言自20世纪以来，大跨度、大空间的建筑在世界各地得到了迅猛发展。
壳体结构的稳定性分析与优化设计
壳体结构的稳定性分析与优化设计壳体结构的稳定性分析与优化设计是结构工程领域的重要研究内容之一。
壳体结构是指在一定的边界条件下，由曲面组成的薄壁结构，如圆顶、穹顶、圆柱、球壳等。
壳体结构具有较高的自重和外荷载承载能力，同时还具有较好的自重分布和刚度特性，因此在工程实践中得到了广泛应用。
壳体结构的稳定性分析是指对壳体结构在外部荷载作用下的变形、应力、变位等进行研究，以确定结构是否满足稳定性要求。
稳定性是指结构在外部荷载作用下不发生失稳或局部失稳的能力。
壳体结构的稳定性受到多种因素的影响，如几何形状、材料特性、边界条件等。
稳定性分析的目标是找出结构的失稳模式和临界荷载，以保证结构的安全可靠性。
壳体结构的稳定性分析可以采用理论计算和数值模拟两种方法。
理论计算方法主要是基于壳体结构的几何形状和材料特性，通过应力分析、变形分析、能量方法等来确定结构的稳定性。
数值模拟方法主要是基于有限元分析，通过将结构离散化为有限个单元，利用计算机进行数值计算，得到结构的应力、变形等信息，进而进行稳定性分析。
在壳体结构的优化设计中，稳定性是一个重要的考虑因素。
通过优化设计可以改善壳体结构的稳定性，提高结构的承载能力和安全性。
优化设计的目标是在满足结构稳定性要求的前提下，使结构的重量最小或成本最低。
常用的优化设计方法包括拓扑优化、形状优化、尺寸优化等。
拓扑优化是指在给定的设计空间内，通过改变结构的拓扑形状，使结构的重量最小。
拓扑优化的关键是确定结构的材料分布，即在哪些位置放置材料，哪些位置去除材料。
形状优化是指在给定的拓扑形状下，通过改变结构的形状参数，使结构的重量最小。
尺寸优化是指在给定的拓扑形状和形状参数下，通过改变结构的尺寸参数，使结构的重量最小。
壳体结构的稳定性分析与优化设计是结构工程领域的研究热点，对于提高结构的安全性和经济性具有重要意义。
随着计算机技术的发展，数值模拟方法在壳体结构的稳定性分析与优化设计中得到了广泛应用，为工程实践提供了有效的工具。
静水压力下纤维缠绕圆柱壳体的稳定性分析
潜航器是开发海洋资源与巩固海防的重要装 备，耐压壳体的结构稳定性是潜航器设备正常工作 和人员安全的重要保证，同时也是深海潜航器研发 的关键技术之一［１⁃２］ 。 随着人类向深海探索步伐的 加快，对潜航器的搭载能力有了更高要求，因此，潜 航器应具备较大的储备浮力。 纤维复合材料是一种 新型的结构耐压材料，具有比强度大、比刚度高、可 设计等特点，能够减轻结构重量、提供正浮力、增加 负载能力；耐腐蚀、吸波和无磁性等特点对潜航器的 寿命周期和反侦察能力具有重要意义［３］ 。
＋
１ Ｒ
∂２ Ｍβ ∂β２
＋
Ｒ
∂２ Ｍα ∂α２
＋
Ｎβ
－
Ｆｎ
＝ ０ （３）
式中， Ｎα，Ｎβ，Ｎαβ 为圆柱壳体的薄膜内力，Ｍα，Ｍβ， Ｍαβ 为 弯 曲 内 力 矩。 Ｆα，Ｆβ，Ｆｎ 是 附 加 载 荷， 可 表 示为
Ｆα
＝－
ｐＲ
∂ω ∂α
＋
ＰＲ
∂２ ｕ ∂α２
＋
Ｔ Ｒ
∂２ ｕ ∂β２
（４）
Ｆβ
２０１８ 年 １０ 月 第 ３６ 卷第 ５ 期
西北工业大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｏｃｔ． ２０１８ Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．５
静水压力下纤维缠绕圆柱壳体的稳定性分析
沈克纯， 潘光， 姜军， 黄桥高， 施瑶
æ１．西北工业大学 航海学院， 陕西 西安 ７１００７２；
＝
－
ｐ
æ
ç
è
∂ω ∂β
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§2-4壳体的稳定性分析
一、概述
（1）失稳现象
（2）临界压力概念
临界压力——承受外压的壳体失稳时的相应压力，以p cr 表示。
二、外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析
1、受均布周向外压的长圆筒的临界压力
a. 圆环的挠度曲线微分方程
EJ
M R R -=-111 EJ ——圆环的抗弯刚度
2
22111ds w d R w R R +=- 圆环挠度曲线微分方程：
EJ
M R w ds w d -=+222 b. 圆环的力矩平衡方程
()00w R p F -=
202
AB p AD AO p M M -⋅+= 圆环的力矩平衡方程式：
()w w pR M M --=00
c. 圆环的临界压力
ET w pR M R ET pR w d w d 03023221+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛++ϕ 通解：
2
030221cos sin pR EJ w pR M R n c n c w ++-++=ϕϕ 式中：EJ pR n 3
2
1+= 将n=2代入上式，并令12
13
t J ⋅= 圆环失稳时的最小临界压力：
3323⎪⎭
⎫ ⎝⎛==D t E R EJ p cr t —圆环的壁厚；
R —圆环中性面半径，D=2R ；
E —圆环材料的弹性模量。
d. 长圆筒的临界压力计算公式
3
212⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=D t E p cr μ M P a μ—泊松比；
t —不包括壁厚附加量的器壁厚度
E —圆筒材料在设计温度下的弹性模量
D —圆筒的中面直径，可近似地取圆筒外径，0D D ≈
对于钢质圆筒(μ=0.3) 3
2.2⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=D t E p cr 称为临界应力： 3001.12⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛==D t E t D p cr cr
σ 2、受均布周向外压的短圆筒的临界压力
Mises 短圆筒临界压力计算式：
()()()
⎥⎥⎥
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+--+-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=22232222112111211R nL n n R t E R nL n R Et p cr πμμπ 令0=dn
dp cr ，并取3.0,122=≈-μn n ，可得与最小临界压力相应波数：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=D t D L n 24
06
.7
短圆筒最小临界压力计算式：
t
D LD Et p cr 002
59.2= 5.10
0030.12⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==D t D L E t D p cr cr σ 适合条件：cr σ<t
y σ
3、临界长度
L >L cr ——长圆筒
L<L cr ——短圆筒
300
03059.222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅D t D t D L E D t E cr 得：t
D D L cr 0017.1= 4、周向外压及轴向载荷组合作用下的失稳
a.受均布轴向压缩载荷圆筒的临界应力
Timoshenko 临界应力计算式： ()R
t E cr 213μσ-=
对于钢材（μ=0.3）： R
Et cr 605
.0=σ 临界应力的经验公式：
R Et c
cr =σ 工程上，500≤t R 25.0500==c t
R ，取 R Et cr 25
.0=σ b. 组合载荷作用下园筒的失稳
三、其它回转薄壳的临界压力
1、半球壳的临界压力
()2
2132⎪⎭⎫ ⎝⎛-=R t E p cr μ 对于钢材（3.0=μ）
2
21.1⎪⎭
⎫ ⎝⎛=R t E p cr
修正公式： 225.0⎪⎭
⎫ ⎝⎛=R t E p cr 我国规范采用的工程实际应用公式为： 200833.0][⎪⎭⎫ ⎝⎛==
e cr t R E m p p [p]—许用外压力
E —材料弹性模量
R 0—球壳外半径
t e —球壳有效厚度
m —安全系数为3。
2、碟形壳和椭球壳的临界压力
可用球壳临界压力计算式来计算碟形壳的临界压力，R 0用碟形壳中央区域部分外半径代替。
椭球壳与碟形壳相类似，取当量半径R 0=KD 0作计算，系数K 由表2-9查得。
（3）锥壳的临界压力
R t R L R t E p e e cr 22259.22⎪⎭⎫ ⎝⎛'⎪⎭⎫ ⎝⎛=
Mpa 59.25.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭
⎫ ⎝⎛=L e L e cr D t D L E p
四、具有圆环加强圈的圆筒
3324
3D EJ R EJ L p s cr ==
122
cr
S D tL J ε=
s
s
e L A
t t += 得：cr S S S L A
t L D J ε⎪⎪
⎭
⎫
⎝⎛+=122
考虑适当的安全系数1.1，得：
cr S S S L A t L D J ε⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+=9.102。