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薄壁结构广泛应用于工程实际中,局部缺陷、局部材料性能变化、局部热应力等因素均影响结构的屈曲承载力。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板的屈曲失效行为,分析各孔尺寸、孔位置、孔间距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。 结构局部温度变化会使局部材料性能产生变化,若结构变形受到约束,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,即热屈曲。结构通常还会同时受到机械载荷作用,研究局部受热对薄壁结构的屈曲失效的影响,分析温度对结构屈曲承载力的影响规律,具有理论意义和重要的应用价值。 本文基于实验和数值模拟方法,研究的主要内容包括: 1、通过实验验证以及运用弧长法对承受面内载荷的薄板结构进行非线性屈曲分析,将实验结果与数值模拟结果对比,验证了实验以及采用弧长法分析薄板结构屈曲承载力的可靠性; 2、对局部开孔薄板结构进行屈曲分析,得到了长宽比对含开口缺陷的薄板结构屈曲承载力的影响规律。并且分析当存在多个开孔时,开孔间横向间距以及纵向间距对薄板结构屈曲承载力的影响规律; 3、分析局部受热对薄板结构屈曲承载力影响。首先通过温度位移耦合方法分析薄板局部受热时温度场及应力场分布。得到不同辐照时间、不同激光功率密度、不同厚度薄板结构温度场以及应力场分布。进而分析局部辐照时间、激光功率密度、薄板厚度对热屈曲的影响规律。最后,运用弧长法分析局部激光辐照时间、激光功率密度、薄板厚度对薄板结构整体屈曲承载力的影响规律。结果显示:结构整体屈曲承载力随着激光辐照时间的增加而减小;结构整体屈曲承载力随辐照光斑半径增大而下降。激光辐照时间以及辐照光斑半径的增加都会降低整个试件的屈曲承载力,且近似线性关系。板厚对结构整体屈曲承载力的影响更加显著,随着板厚增加承载力显著增大,近似成指数函数关系。