受限螺旋结构的压溃模态分析

与平面模型类似，不同模型的螺旋内层呈现出不同的屈曲和后屈曲模态。为详细评定其变形情况，同样选择内层点B和点A位移的比值（φδAB）为标准来进行分析，绘出不同φKh下φδAB随A点位移的变化情况，如图11.15所示，φKh=0时的后屈曲部分曲线没有列出，将横坐标的最小值设为-50 mm。

图11.15　不同φKh下A点竖向位移-φδAB曲线

与平面模型类似，在图11.15中，各曲线在最初A点位移很小的范围内都有短暂的波动；过了该阶段后，对于φKh=0.5的情况，曲线快速下降到φδAB=-1，并在所选位移范围内始终保持在该线附近，说明此时的屈曲模式保持为双轴对称的椭圆形态并逐渐强化成哑铃形；而对于φKh≥60的情况，曲线则保持在φδAB=0附近，说明其压溃形态为单轴对称的心形；在这两种情况之间，其余曲线均经历了先下降到不同水平后再上升的过程，且依φKh的大小决定了其下降和停留的程度，曲线的最后趋稳部分可以表示出各自的压溃模式。以上分析说明了随着φKh变化，屈曲失效的变形形状会发生改变，且随着刚度比的改变，考虑设计初始缺陷的螺旋结构也没有明显改变屈曲模态。为表达清晰，图11.16选取了当A点位移为-50 mm左右时，四个有代表性的φKh的竖向位移变化图来说明其不同的后屈曲模态。外层均随其刚度变大由椭圆逐渐变为圆形，可以粗略认为双轴对称形状只在φKh＜1的情况下存在过渡模式，例如图11.16b、c包含了随节点B附近间隙逐渐减小的所有模式。需要说明的是，由于动态隐式算法没有下降段，因此后屈曲部分的变形与实际变形情况可能有所差异。(www.xing528.com)

图11.16　φDh=29时不同φKh的后屈曲模态