强激光辐照下预载柱壳热屈曲失效的数值分析

王吉 王肖钧 王峰 赵凯

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强激光辐照下预载柱壳热屈曲失效的数值分析

    通讯作者: 王吉; 

Numerical Simulations on Buckling Failure of Preloaded Cylindrical Shell Irradiated by High Power Laser Beam

    Corresponding author: WANG Ji
  • 摘要: 采用有限元方法(ANSYS7.0)和简易的热力耦合本构关系,较系统地数值研究了预载柱壳受激光辐照时的热力响应和热屈曲失效行为,分析了几种壳体在不同预载条件下(轴压或内压)的屈曲模态和屈曲特征值,给出了屈曲模态和热屈曲失效与激光强度、辐照时间、预载条件和壳体几何尺度及形状间的定量或定性关系。计算结果表明:(1)屈曲失效行为主要集中在激光辐照区内且以径向屈曲为主。(2)在一定范围内,屈曲特征值与光斑中心点温度近似有线性关系。(3)激光辐照区内高温引起的材料软化和预载径向变形的耦合作用是柱壳发生热屈曲失效的根本原因,有效提高结构刚度,可使屈曲特征值提高。(4)壳体形状的改变对内压柱壳有更为明显的影响,其中圆柱形壳体屈曲特征值最大,因此具有较高的安全性。
  • [1] Zhao J H, Zhang G R, Liu X F. A Numerical Simulation to the Deformation of an Internally Pressured Cylinder Tank under Intensive Laser Irradiation [J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 1996, 10(4): 262-268. (in Chinese)
    [2] 赵剑衡, 章冠人, 刘绪发. 强激光辐照下充压柱壳结构变形的数值模拟 [J]. 高压物理学报, 1996, 10(4): 262-268.
    [3] Chen Y Z. Thermodynamic Failure of the Structures Irradiated by Laser Beam with Low Power Density [J]. Explosion and Shock Waves, 1996, 16(2): 149. (in Chinese)
    [4] 陈裕泽. 低功率密度激光辐照结构的热动力失效 [J]. 爆炸与冲击, 1996, 16(2): 149.
    [5] Li Y C, Zhang G. The Failure of Shells Subjected to Internal Pressure and Irradiated by CW CO2 Laser Beam [R]. AIAA-94-2461, 1994.
    [6] Chen Y, Li S. Buckling Failure of Axially Precompressed Cylindrical Shell Irradiated by CW CO2 Laser Beam [R]. AIAA-93-3231, 1993.
    [7] Ji Z, Liu Y G. A Thermal Failure Numerical Model of Internally Pressured Cylinder Shell under Laser Irradiation [J]. High Power Laser and Particle Beams, 1996, 8(1): 99-104. (in Chinese)
    [8] 纪峥, 刘永刚. 激光束照射下内压柱壳的热爆破数值模拟 [J]. 强激光与粒子束, 1996, 8(1): 99-104.
  • [1] 李欣涛龙连春 . 局部激光辐照下薄板结构的屈曲承载力分析. 高压物理学报, 2016, 30(2): 142-148. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.009
    [2] 周佳华杨强韩志军路国运 . 轴向荷载下功能梯度材料圆柱壳的动力屈曲. 高压物理学报, 2018, 32(5): 054102-1-054102-8. doi: 10.11858/gywlxb.20180502
    [3] 傅华刘仓理王文强李涛 . 冲击动力学中离散元与有限元相结合的计算方法研究. 高压物理学报, 2006, 20(4): 379-385 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.04.007
    [4] 李春宏周信达韩伟冯斌朱启华郑万国 . 纳秒激光辐照下石英基单层石墨烯的损伤特性. 高压物理学报, 2016, 30(5): 392-398. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.008
    [5] 宋盛义陈刚 . 电磁内爆套筒屈曲的数值模拟. 高压物理学报, 2005, 19(4): 325-330 . doi: 10.11858/gywlxb.2005.04.007
    [6] 毛勇建李玉龙陈颖邓宏见黄海莹周擎黄含军 . 炸药条加载圆柱壳的数值模拟(Ⅱ):解耦分析与实验验证. 高压物理学报, 2013, 27(1): 76-82. doi: 10.11858/gywlxb.2013.01.011
    [7] 李翔宇王马法董文朴梁民族 , . 填充介质圆柱壳在侧向爆炸冲击作用下的变形型面研究. 高压物理学报, 2015, 29(4): 299-306. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.010
    [8] 王军评毛勇建狄飞吕剑黄含军 . 滑移和同步脉冲载荷下圆柱壳瞬态响应的对比分析. 高压物理学报, 2016, 30(6): 491-498. doi: 10.11858/gywlxb.2016.06.009
    [9] 毛勇建李玉龙陈颖黄含军张青平苗应刚 . 炸药条加载圆柱壳的数值模拟(Ⅰ):流固耦合模拟. 高压物理学报, 2012, 26(2): 155-162. doi: 10.11858/gywlxb.2012.02.006
    [10] 贾宪振胡毅亭董明荣许学忠刘家骢 . 深水爆炸冲击波作用下圆柱壳动态响应影响因素的数值模拟研究. 高压物理学报, 2008, 22(2): 208-214 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.02.016
    [11] 毛勇建李玉龙陈颖黄含军王军评 . 炸药条加载圆柱壳的数值模拟(Ⅲ):对X射线力学效应的模拟等效性分析. 高压物理学报, 2013, 27(5): 711-718. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.009
    [12] 李阳龙王伟平骆永全王海峰张大勇 . 1 064 nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究. 高压物理学报, 2012, 26(1): 107-112. doi: 10.11858/gywlxb.2012.01.016
    [13] 彭健赵伊军张正文袁建民 . CW激光对铝合金薄板的热应力破坏的模拟计算. 高压物理学报, 1990, 4(2): 130-136 . doi: 10.11858/gywlxb.1990.02.009
    [14] 王鹏李世强于国际吴桂英 . 轴向冲击载荷作用下梯度圆管的动力学行为. 高压物理学报, 2017, 31(6): 778-784. doi: 10.11858/gywlxb.2017.06.013
    [15] Shesterikov S ALokochtchenko A M . 在均匀外压力作用下柱壳的蠕变. 高压物理学报, 1992, 6(4): 247-253 . doi: 10.11858/gywlxb.1992.04.002
    [16] 刘小虎祝涛 . 颗粒体侵彻数值计算方法研究. 高压物理学报, 2010, 24(1): 21-25 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.01.004
    [17] 张祎杨春霞栗保明 . 电磁轨道炮C型固体电枢坡膛段的装填方式研究. 高压物理学报, 2012, 26(1): 48-54. doi: 10.11858/gywlxb.2012.01.007
    [18] 张元豪程忠庆侯海量朱锡 . 立方体弹高速侵彻防护液舱剩余特性的数值模拟. 高压物理学报, 2019, 33(1): 015103-1-015103-7. doi: 10.11858/gywlxb.20180576
    [19] 冷冰林许金余孙惠香徐杰 . 内部爆炸载荷作用下混凝土动力响应的数值模拟. 高压物理学报, 2009, 23(2): 111-116 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.02.006
    [20] 卞梁王肖钧章杰 . SPH/FEM耦合算法在陶瓷复合靶抗侵彻数值模拟中的应用. 高压物理学报, 2010, 24(3): 161-167 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.03.001
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出版历程
  • 收稿日期:  2004-03-05
  • 录用日期:  2004-06-19
  • 刊出日期:  2005-06-05

强激光辐照下预载柱壳热屈曲失效的数值分析

    通讯作者: 王吉; 
  • 1. 中国科学技术大学力学与机械工程系,安徽合肥 230026

摘要: 采用有限元方法(ANSYS7.0)和简易的热力耦合本构关系,较系统地数值研究了预载柱壳受激光辐照时的热力响应和热屈曲失效行为,分析了几种壳体在不同预载条件下(轴压或内压)的屈曲模态和屈曲特征值,给出了屈曲模态和热屈曲失效与激光强度、辐照时间、预载条件和壳体几何尺度及形状间的定量或定性关系。计算结果表明:(1)屈曲失效行为主要集中在激光辐照区内且以径向屈曲为主。(2)在一定范围内,屈曲特征值与光斑中心点温度近似有线性关系。(3)激光辐照区内高温引起的材料软化和预载径向变形的耦合作用是柱壳发生热屈曲失效的根本原因,有效提高结构刚度,可使屈曲特征值提高。(4)壳体形状的改变对内压柱壳有更为明显的影响,其中圆柱形壳体屈曲特征值最大,因此具有较高的安全性。

English Abstract

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