带孔圆柱壳轴压屈曲及孔形优化设计.pdfVIP

11 9 2011 3 科 学 技 术 与 工 程 Vol. 11 No. 9 Mar. 2011 第 卷 第 期 年 月 167 1— 1815 (2011)9-1935-05 Science Technology and Engineering ? 2011 Sci. Tech. Engng. 一般工程技术 带孔圆柱壳轴压屈曲与孔形优化设计 张苗苗 王 丹 张卫红 ( ， 7 10072) 西北工业大学 西安 ， 。 摘 要 作为衡量薄壁类曲面构件结构性能的关键指标 结构的稳定性又受到其上孔洞特征的严重影响 针对带椭圆孔柱 ， 、 壳这一特定研究对象 采用参数映射的方法研究了不同长径比 径厚比以及椭圆孔位置对受轴向压力的圆柱壳屈曲失效载荷 ， 。 ， ， 的影响 并通过与文献中实验结果的对比验证了其有效性 在此基础上 建立了以椭圆参数为设计变量 壳体屈曲失效载荷 。 最大化为设计目标的开椭圆孔柱壳的优化设计模型 最后通过数值算例验证了形状优化设计技术对开孔薄壁壳体抗失稳能 力的显著提高作用。 关键词 薄壁壳 参数映射方法 轴向受压 屈曲分析 形状优化 中图法分类号 O343. 9 ;TB21 ; 文献标志码 A 、 、 、 曲面薄壳结构因其质量小 承载能力大的特点 文采用参数映射法研究了圆柱壳长径比 径厚比 、 、 。 ， 在航空航天 船舶 建筑等领域得到了广泛应用 孔的位置等参数对其屈曲失效载荷的影响 并在此 ， 为了各种工程需要 这些薄壁曲面壳体上常常开有 基础上建立了考虑结构稳定性的带孔柱壳的孔形 ; ， ， 各种形状的孔洞 这样会破坏结构的完整性 导致 优化设计模型 最后通过优化设计实例验证了这种 、 。 孔周应力集中 结构疲劳寿命下降等一系列问题 方法的有效性。 如何通过寻找曲面最优开孔形式来改善结构性能， 。 ， 具有重要的工程实践意义 然而 不同于以往的平 1 带孔柱壳参数映射建模 ［1］ ［2］ 、 面内曲线 三维结构截面形状 或自由曲面形状 ［3］ ， 优化设计 薄壁曲壳上的孔形优化设计问题要求 参数映射法是一种解决位于曲面上的孔洞形 优化过程中孔周边界曲线上的任意一点始终位于 ， 状优化设计问题的有效方法 它通过曲面与其参数 ［4］ 。 ， 给定的曲面结构上 针对这一问题 张卫红等人 平面之间坐标点一一对应的映射关系自动满足了