正交各向异性钛制圆柱壳接管结构临界失稳压力研究

张晋武，贺小华

（南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 211816）

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钛是一种典型的正交各向异性材料，其具有抗腐蚀、低密度、比强度高等优良的材料性能，在航空航天、军事、深海工程及压力容器等领域有着广泛的应用。包括JB/T 4745—2002《钛制焊接容器》、GB/T 150—2011《压力容器》等在内的国内外标准，依旧是将钛材作为各向同性材料进行处理，虽然这种处理方式在实际工程应用中具有较大的便利性，但也会因其产生一些误差和不确定性。

外压容器在石油化工、压力容器等领域有着普遍的应用，圆柱壳接管结构是其最常见的结构之一。失稳是外压容器失效的主要形式，临界失稳压力则是外压容器稳定性研究的重要参数。文献［1］基于经典Levy-Timoshenko法，考虑材料弹-塑性及几何缺陷等因素，对外压薄壁圆柱壳与圆环的临界压力公式进行了改进；文献［2］基于正交试验设计方法，对外压圆柱壳接管结构临界失稳压力进行有限元模拟，进一步通过多因素方差分析得到各结构参数的显著度；文献［3］基于有限元非线性分析，对外压圆柱壳接管结构的稳定性作了系统性研究，得到了各结构参数对临界失稳压力的影响规律；文献［4］将碳纤维复合材料作为各向异性材料，通过采用有限元模拟、试验验证和理论公式对碳纤维复合材料圆筒的稳定性进行分析，验证了有限元模拟的准确可靠性。文献［5］从壳体稳定性基本理论出发，推导了适合工程计算的正交各向异性壳体的临界外压公式；……