《基於精確幾何缺陷描述的殼體機率屈曲研究》是依託南京航空航天大學，由郭玉傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於精確幾何缺陷描述的殼體機率屈曲研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭玉傑
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
薄壁殼體的屈曲問題一直受到廣泛關注，其對於幾何缺陷的敏感性一直是殼體穩定性研究的重點。使用傳統有限元方法對殼體真實幾何缺陷表面進行面片化離散時，會不可避免地產生誤差，從而導致所預測的屈曲載荷值的較大偏差。.本項目擬結合逆向工程、等幾何方法及隨機分析研究具有精確幾何缺陷描述的殼體機率屈曲問題。主要內容為：採用基於NURBS的曲面重構方法對殼體真實的幾何缺陷點雲數據進行逆向建模，建立精確的殼體幾何模型，消除了幾何離散誤差；巧妙地結合等幾何方法研究具有精確幾何缺陷描述的殼體前、後屈曲規律以及對缺陷的敏感度；建立殼體幾何缺陷隨機場模型，結合蒙特卡洛模擬，統計屈曲載荷值的分布特徵，並進行殼體屈曲的可靠性分析。.本項目預期得到更為可靠的屈曲載荷，揭示精確幾何缺陷描述對殼體屈曲的影響及規律，為設計人員提供優於NASA SP-8007準則的參考，提升殼體屈曲設計的精度，具有較為重要的科學研究價值。
結題摘要
薄壁圓柱殼的屈曲對於幾何缺陷非常敏感，且傳統有限元會產生幾何離散誤差，本研究結合光滑連續的NURBS樣條曲面對各項同性圓柱殼的真實幾何缺陷進行重構，並巧妙地結合了基於NURBS的等幾何方法，研究了薄壁殼體的非線性屈曲問題，在此基礎上，對各項同性圓柱殼體進行了機率屈曲分析。此外，本研究針對複雜薄壁結構建立了一整套分析方法，包括針對剪裁曲面的有限單胞法，以及針對多片曲面耦合的Nitsche方法等。本研究通過一系列數值算例驗證了所提方法的精確性以及可靠性等。首先，通過實例驗證了等幾何殼單元以及非線性求解器的精度，結果表明在相同自由度下，該殼單元比有限元精度更高。其次，通過一些複雜算例驗證了有限單胞法以及Nitsche多片耦合方法的精度，其可以實現剪裁曲面耦合界面上的內力及彎矩的連續，並且能準確捕捉其屈曲載荷以及位移載荷曲線。再次，本研究對各項同性圓柱殼的實測幾何缺陷進行NURBS重構，並引入等幾何分析模型，結果表明，幾何缺陷對其屈曲載荷影響較大，相比於理論屈曲值，其降低了約20%。最後，結合幾何缺陷隨機場的譜表示方法，生成了大量隨機樣本，並進行了蒙特卡洛分析，得到了圓柱殼的屈曲載荷的分布形式，其均值與實驗均值較為接近，表明了本研究的有效性。
