张永强

（广州打捞局，广东 广州 510260）

特征载荷下海工管状结构屈曲临界载荷分析

张永强

（广州打捞局，广东 广州 510260）

圆柱形管状结构在海洋工程领域中应用较多，在进行结构设计时，需重点关注其侧向受载时的屈曲强度问题。通过理论分析和数值模拟，对比研究径向线性载荷变化下圆柱壳的屈曲行为，以经典的Donnell壳体理论为基础，得到圆柱壳的屈曲控制方程，并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件。采用有限元软件ABAQUS对线性变化径压下圆柱壳的屈曲进行数值仿真。分析得出径厚比是径向线性分布载荷下圆柱壳屈曲临界载荷的主要影响因素，三角形径压下屈曲临界载荷值约为均布径压下屈曲临界载荷值的2倍。

圆柱壳；屈曲；临界载荷；有限元

0 引 言

圆柱形管状结构是海洋工程结构物中常见的结构形式（海洋油气管道、自升式平台桩腿支撑结构等均采用该结构形式），在复杂的工作环境下会受到内外压差（甚至是侧向碰撞）等各种载荷的影响。圆柱形管状结构的应力分析通常被抽象为圆柱壳理论，其屈曲问题在结构稳定理论中占有重要地位。圆柱壳理论自被提出[1]至今，得到广泛应用，并在逐渐发展和完善，在实际计算过程中根据具体问题形成各种圆柱壳理论，其中最主要的是在Flvgge壳理论[2]的基础上考虑几何大变形建立的Donnell圆柱壳理论。

圆柱壳在内外压作用下的屈曲是一个备受关注的问题。早期一些学者[3-6]在开展该方面的研究时，仅使用一次满足边界条件的挠度表达式来对该问题进行简单求解；……