可乐易拉罐在轴-侧-扭-内压联合作用下的屈曲地貌

摘要: 本文利用非线性有限元分析程序 ABAQUS 研究了柱壳曲屈问题，并应用到了可乐易拉罐的曲屈分析。首先从数值模拟上验证了Virot 等学者的可乐易拉罐曲屈实验结果，然后为了获得曲屈的一些普适结果，进一步考察了柱壳的曲屈表现。对柱壳结构在不同荷载组合、不同几何参数作用下进行了细致的分析。为了讨论的直观，本文绘制了柱壳结构在受到侧压-轴压荷载作用下外力-曲屈荷载-位移三维地貌图(称为landscape)。结果表明：在侧压-轴压-扭转荷载作用下试件力-位移曲线出现了“cliff”(断崖)现象；扭转荷载的施加不利于试件整体稳定性，并造成了试件对初始缺陷的敏感性；对于受到轴压-扭转试件，本文定义承载力为零的平面为“sea level” （海平面) 来区分试件破坏模式；通过对不同边界条件的试件进行分析，发现试件两端固接可以有效地整加结构的承载能力，提高稳定性。对柱壳结构内部充气可以大幅度提升结构的承载能力和稳定性，减小对初始缺陷的敏感度。