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薄壁结构广泛应用于航空、船舶、汽车、化工、土木等工程实践中,薄壁结构在面内压力作用下的屈曲破坏是常见的破坏形式,尤其对于含有缺陷的结构,屈曲失效是其主要的失效形式。对于工程结构,由于需要满足减轻重量、人员通行、装置连接等要求,往往会在板壳结构上开孔,完好的薄壁结构横截面受力比较均匀,开孔改变了结构上的应力分布,导致结构的力学性能发生变化,结构在外部载荷作用下,孔附近区域的应力将大幅增加,变形增大,导致结构的屈曲承载力下降,使薄壁结构提前发生屈曲。研究受面内载荷作用下开孔薄壁结构的屈曲失效行为,分析各孔尺寸、孔位置等几何参数对屈曲承载力的影响规律,对工程结构中的开孔设计提供了参考依据。对于板壳结构的工作环境,其往往会受到温度变化的作用,若其变形受到约束,就会产生受压的应力区。当温度上升达到一定数值时,结构就可能发生突发的屈曲而迅速破坏,即为发生热屈曲。通常,结构还会同时受到机械载荷的共同作用,从而使热屈曲分析复杂化,薄壁结构局部升温产生热膨胀及材料性能变化,将影响薄壁结构的屈曲承载力及屈曲失效模式。研究局部受热下薄壁结构的屈曲失效形式,分析温度对结构屈曲承载力的影响规律,对于高温防护材料的研究和防护结构的设计具有重要的应用价值。本文基于数值模拟的方法,研究的主要内容包括:(1)通过特征值屈曲及弧长法分别对承受面内载荷的开孔薄板结构的线性及非线性屈曲进行了分析,考虑了几何参数如边界条件、缺陷形状、孔尺寸、孔位置等对屈曲承载力的影响,总结出几何参数改变时结构屈曲承载力的变化规律。基于弹性屈曲的理论,根据孔的形状、尺寸及位置对薄板屈曲承载力的影响规律,通过拟合计算得到了屈曲系数与各几何缺陷关系的经验表达式,为薄板结构开孔设计提供的参考依据。(2)对局部受热薄壁结构进行热分析,得到了不同作用时间下结构的温度场分布及节点温度值对时间的变化规律;提取不同时间的温度场分布,并对该情况下薄壁结构进行热应力分析,得到不同温度下结构的应力场分布;以前述热应力为初始应力,考虑材料参数随温度变化,对薄壁结构进行屈曲分析,得到该结构的临界屈曲载荷,总结温度对于结构屈曲承载力的影响规律。(3)通过特征值屈曲分析方法对轴压作用下开孔薄壁圆柱壳结构进行线性及非线性屈曲进行分析,拟合开孔圆柱壳结构弹性屈曲载荷的计算公式,分析孔尺寸及孔位置对于结构屈曲的影响规律。结果显示:考虑几何及材料双重非线性的屈曲分析,薄壁圆柱壳结构的临界屈曲载荷随孔尺寸的增加迅速减小,两者近似呈指数函数关系;薄壁圆柱壳结构的临界屈曲载荷随孔沿固定端的距离的增大线性减小。