壳体稳定性分析
电子产品壳体的整机拆装分析报告
电子产品壳体的整机拆装分析报告——华为手机外壳分析学号：1100410109 姓名：覃秋兰指导老师：梁惠萍二、产品总体结构组成及连接形式手机的总体结构是由5个部分组成，即前机壳、屏幕、内结构框架、电子电路板及后机壳组成，手机的结构组成的形式主要是由于它的功能和内部电路板及人机工程学的设定而决定的，手机是由四大结构组成的，而这四大板块的结构具备了各种连接的形式，它的结构的连接形式有螺钉连接、卡槽、胶水粘贴三种主要链接形式。
一、产品结构爆炸图二、产品在造型、工艺、人机、防护、散热、屏蔽、密封、安全等方面的设计思路在整体造型上：采用的是直板触控设计，银黑色配色，时尚同时还体现了科技感，整体外形非常的圆润，屏幕四周边框有微微的弧度，向屏幕中心收紧，而且底部还有微微的翘起，金属曲线美感油然而生。
机身背面是采用磨砂处理的塑料材质，摸起来非常舒服且不会留指纹。
而其机身尺寸是 116.4×61.2×12.2mm ，机身重量为107g，且机壳四周有收边处理，拿在手里很是适合。
（图1）在防护上，外壳的表面使用的是磨砂1mm厚的塑料做后壳，在此厚度上后壳为手机提供了较好的防护作用，同时也不易刮花外壳。
不仅在塑料结构上加厚做防护，在内部也设计了一些加强筋来为手机后盖板提供安全保障（如图2），内部结构的连接螺钉柱设计得较厚。
这样在两边连接后壳时，为后壳的内部脆弱部提供支柱，这样的设计，即使手机摔到地面上，加强筋、大的支柱及1mm厚的外壳也能提供得住这样的摔落提供安全保障。
（图2）机身细节1、机身正面机身正面比较简洁，纯平镜面大屏幕的上方是有金属防尘网的听筒，而听筒下面还藏着一枚LED信号灯，当手机在充电、通话等的时候，信号等就会亮起来提醒。
屏幕下方是四枚Android标准按键所在，并没有轨迹球、接听和挂断键，显得更加简洁，使用起来也很方便。
2、机身背面机身背面和正面一样简洁，上方是300万像素摄像头所在，摄像头旁边有一个用于收集噪声提高通话质量的副mic孔。
藕节形耐压壳体强度与稳定性有限元分析
考依据。
关键词 ： 水下航行器 ； 耐压壳体 ； 强度 ； 稳定性
压力容器壳体的稳定性分析
• 弹塑性失稳 •当回转壳体厚度增大时，壳体中的应力超
•（非弹性失稳）
过材料屈服点才发生失稳，这种失稳称为 弹塑性失稳或非弹性失稳。
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压力容器壳体的稳定性分析
影响壳体稳定性的因素
• ----失稳破坏的型式和临界载荷取决于如下因素： 1）壳体的结构型式与结构参数
•■试验表明，圆环失稳破坏时的波纹数n=2。
•圆环的临界失稳压力为：pcr=3EJ/R3
•相交点变形为0
•n=2时：cos2×450=0,sin2×450=1 →C1=0，C2≠0；
•
每经过半个圆环，挠度周期性变化一次。
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•450 •cos2 ¢
•900
•180
0
•270
0
•3600
•¢
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压力容器壳体的稳定性分析
•2.5.2.1受均布周向外压的长圆筒的临界压 力 （1）圆环失稳的临界压力
1）外压→变形：曲率 1/R→1/R1 内力：弯矩（无剪力） M=（ 1/R- 1/R1 ）EJ
•R
•R1
•切入点：圆 环
•2）几何分析→圆环绕度曲线微分方程
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压力容器壳体的稳定性分析
•
状态附近振荡。
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压力容器壳体的稳定性分析
存在失稳破坏的常见结构：
• 压杆失稳（一维问题） ：压力达到临界载荷时，稍受 扰动，压杆会因屈曲而破坏。 达到临界载荷时杆中的最大应力一般小于材料的屈服 极限。屈曲前为弹性，屈曲后的某个时刻，因弯矩过 大而屈服破坏。
• 外压容器失稳（二维或三维问题）：真空容器、夹套 容器、水下结构、减压塔等，同样存在一个弹性临界 载荷，当外载达到这一载荷并存在扰动时，也会发生 屈曲破坏。
壳体结构受力特点
壳体结构受力特点壳体结构是一种特殊的结构形式，主要由曲面构成，具有一定的强度和稳定性。
在受力分析中，壳体结构的受力特点主要表现在以下几个方面。
1. 曲面受压特点：壳体结构的特点之一是曲面受压。
由于曲面的特殊形状，壳体结构在受力时，主要承受压力作用。
曲面的特殊形状使得壳体结构具有较高的承载能力，能够有效地分散压力，提高结构的稳定性。
2. 曲面受弯特点：除了受压特点外，壳体结构还存在曲面受弯的特点。
由于曲面的形状，壳体结构在受力时会产生弯曲变形。
这种受弯变形的形式使得壳体结构能够在一定程度上吸收和分散外部荷载，提高结构的承载能力。
3. 曲面刚度变化特点：壳体结构的刚度在不同方向上存在差异。
由于曲面的特殊形状，壳体结构在不同方向上的刚度会有所不同。
在受力分析中，需要考虑不同方向上的刚度变化，以保证结构的稳定性和均衡性。
4. 面内约束特点：壳体结构的受力分析中，需要考虑面内约束特点。
由于曲面的形状，壳体结构在受力时需要考虑面内的约束关系。
这种约束关系使得壳体结构能够在受力过程中保持稳定，并能够有效地传递荷载。
5. 刚性接缝特点：壳体结构的受力分析中，需要考虑刚性接缝特点。
在壳体结构的构造中，通常存在着刚性接缝，这些接缝能够有效地提高结构的承载能力和稳定性。
在受力分析中，需要考虑这些刚性接缝的影响，以保证结构的整体稳定性。
壳体结构受力特点主要包括曲面受压特点、曲面受弯特点、曲面刚度变化特点、面内约束特点和刚性接缝特点。
这些特点使得壳体结构具有较高的承载能力和稳定性，在实际工程中得到广泛应用。
在设计和施工过程中，需要充分考虑这些受力特点，以保证壳体结构的安全可靠性。
压力容器壳体的稳定性分析
压力容器壳体的稳定性分析一、引言压力容器壳体是蒸发器、换热器、反应器等化工设备中重要的组成部分，它承受来自内部介质的压力，同时还需要经受外部环境的力作用。
为了保证压力容器壳体能够在工作过程中保持稳定并安全地承受压力，必须对其进行稳定性分析。
本文将介绍压力容器壳体的稳定性分析方法和相关理论知识。
二、压力容器壳体的稳定性分析1. 应力状态在工作过程中，压力容器壳体承受来自内部介质的压力载荷，同时还需要经受外部环境荷载的作用，如风荷载等。
这些外部荷载会导致壳体上出现正应力和剪应力。
在确定压力容器壳体稳定性时需要先了解其压力状态。
在壳体内部，应力状态由压力载荷引起，应力分为径向应力、周向应力和轴向应力，其大小与压力载荷大小有关。
在壳体上，轻荷载下剪应力很小，只有正应力比较大，而在重载荷下，正应力和剪应力都较大。
2. 稳定性分析方法在确定壳体的稳定性时需要考虑其受力情况和力的分布情况，分析其受力状态并选择合适的分析方法。
稳定性分析方法有很多种，其中常用的有力学方法、能量方法、虚功原理和位移法等。
其中，力学方法主要是根据材料力学性质，通过应力计算得出壳体受到的外力大小，在此基础上确定其稳定性；能量方法是将壳体受到的外力转化成内能来研究稳定性；虚功原理是通过计算虚功来判断壳体的稳定性；位移法是通过计算变形、位移来判断壳体的稳定性。
在实际应用中，选取合适的分析方法需要考虑具体情况和要求。
3. 稳定性分析步骤（1）确定受力情况在进行压力容器壳体稳定性分析前，首先需要确定其所受外界荷载的大小和方向，同时还要考虑其内部介质压力的影响。
根据受力情况可以计算出壳体的应力状态。
（2）确定分析方法根据具体情况和要求选取合适的稳定性分析方法，应注意考虑分析的范围、精度和可靠性等因素。
必要时还需进行有限元分析。
（3）建立数学模型在使用分析方法进行计算前，需要建立数学模型来描述压力容器壳体的几何结构、物理性质以及受力情况等。
通常情况下，可以采取二维或三维模型。
稳固结构的探析----结构的稳定性分析
稳固结构的探析----结构的稳定性分析一、教学目标：本节课是稳固结构的探析专题的第一节课。
《技术课程标准》与稳固结构的探析内容对应的内容标准为：（1）能通过技术试验分析影响结构稳定性和强度的因素（2）理解结构与功能的关系。
由于将该专题拆分为三节课来组织教学，本节课的教学的重点放在了解影响结构稳定性的因素。
对影响结构的强度因素和结构与功能的关系安排在后面两节课完成。
因此，本节课的具体教学目标为：（1）了解什么是结构的稳定状态。
（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。
（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。
具体分解为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标为：知识与技能：（1）了解什么是结构的稳定状态。
（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。
（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。
过程与方法：（1）通过对比技术试验，提高进行简单技术试验的实践能力。
情感态度价值观：（1）在合作技术试验，交流讨论过程中增强合作交流的意识。
（2）过结构稳定性讨论，增强技术安全的意识。
二、教学内容分析：教材分析：“技术与设计2”模块包含“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”四个主题，“稳固结构的探析”是“结构与设计”主题的第二节内容，是“结构与设计”主题的核心部分。
“结构的稳定性分析”又是“稳固结构的探析”专题中的第一课时内容，是“结构的稳定性分析”，“结构的强度分析”和“结构的功能分析”三个连续环节的第一环。
本节课教材内容分为三个部分：（1）什么是结构的稳定性。
（2）影响结构稳定性的三个主要因素。
（3）常见结构的稳定性分析。
对于结构的稳定，学生此前是有一定的生活感性认识的。
看到被大风刮倒的物品，就认识到这些物品的稳定性是有问题的。
但这样的认识仅仅停留在感性层面上，没有上升到理性认识高度。
为了引出结构的稳定性这个重要的概念，老师可以根据教材内容，提供一些翻倒物体的图片，一些生活中不稳定物体的实物，来引起学生展开思考和讨论，引起继续学习下去的兴趣。
壳体翻转装置技术指标
壳体翻转装置技术指标1.承载能力：壳体翻转装置的承载能力是指其能够承受的最大负荷。
这个指标通常以重量来表示，例如500千克或1000千克。
装置的承载能力需要根据实际需要来确定，以确保能够安全地翻转大型或重型壳体。
2.翻转速度：翻转速度是指壳体翻转装置完成一个完整翻转动作所需的时间。
这个指标与生产效率密切相关，如果翻转速度过慢，可能会减慢整个生产过程。
一般来说，翻转速度应该能够满足生产要求，同时保证操作人员的安全。
3.翻转角度：翻转角度是指壳体翻转装置能够翻转的最大角度。
这个指标通常以度数表示，例如180度或360度。
壳体翻转装置的翻转角度需要根据实际需要来确定，以确保能够满足不同工位之间的操作要求。
4.稳定性：稳定性是指壳体翻转装置在翻转过程中的稳定性和牢固性。
这个指标与翻转装置的结构设计和制造质量密切相关。
一个稳定性较好的翻转装置可以确保在翻转过程中壳体不会发生倾斜或滑动，从而保证操作的安全性和稳定性。
5.操作方式：操作方式是指壳体翻转装置的操作方式，可以分为手动和自动两种。
手动操作方式需要操作人员通过操纵手柄或按钮来完成翻转动作；自动操作方式则是通过控制系统来实现翻转动作。
选择合适的操作方式需要考虑到生产流程的自动化程度和操作人员的安全性。
6.控制系统：壳体翻转装置的控制系统可以是简单的电气控制系统，也可以是更复杂的PLC或CNC控制系统。
控制系统需要能够准确控制翻转装置的动作，包括启动、停止、翻转角度的控制等。
控制系统同时还应具备一定的故障诊断和报警功能，以便及时发现和解决问题。
7.安全保护措施：壳体翻转装置应该配备相应的安全保护装置，以确保操作人员的安全。
这些安全保护措施可以包括防滑装置、过载保护装置、安全控制柜等。
此外，还需要对操作人员进行必要的安全培训，以提高他们的安全意识和操作技能。
总之，壳体翻转装置是一种用于在制造、加工和装配过程中对壳体进行翻转的设备。
其技术指标包括承载能力、翻转速度、翻转角度、稳定性、操作方式、控制系统和安全保护措施等。
厂里上壳体的十个问题点
厂里上壳体的十个问题点一、壳体尺寸不符合要求壳体是产品的外壳，其尺寸要求与产品设计图纸相符。
然而，在厂里上壳体过程中，可能会出现壳体尺寸不准确的问题。
这可能是由于制造过程中的误差导致的，也可能是由于材料的收缩或膨胀引起的。
为了解决这个问题，我们可以采用精确的测量方法，如三坐标测量仪，以确保壳体尺寸符合要求。
二、壳体表面有划痕或瑕疵壳体表面的划痕或瑕疵会影响产品的外观和质量。
这些划痕或瑕疵可能是在运输或操作过程中造成的，也可能是在制造过程中引入的。
为了解决这个问题，我们可以采取一些措施，如改进运输和操作流程，加强质量控制，以减少划痕或瑕疵的产生。
三、壳体材料选择不当壳体的材料选择不当会导致产品的性能和质量问题。
例如，如果壳体材料的强度不够，可能会导致壳体变形或破裂；如果壳体材料的导热性不好，可能会导致产品发热不均匀。
为了解决这个问题，我们可以进行材料测试和评估，选择合适的材料，并确保其符合产品要求。
四、壳体加工工艺不合理壳体的加工工艺不合理可能导致产品的质量问题。
例如，如果壳体的表面处理不当，可能会导致涂层脱落或氧化；如果壳体的组装工艺不合理，可能会导致壳体松动或变形。
为了解决这个问题，我们可以改进加工工艺，加强工艺控制，确保壳体的质量和性能。
五、壳体密封不严壳体的密封不严会导致产品的防水性能不好，进而影响产品的可靠性和耐用性。
为了解决这个问题，我们可以采用合适的密封材料和密封方法，确保壳体的密封性能符合要求。
六、壳体安装固定不稳定壳体的安装固定不稳定会导致产品的性能和可靠性问题。
例如，如果壳体安装不牢固，可能会导致壳体松动或脱落；如果壳体安装位置不准确，可能会导致产品部件之间的配合不良。
为了解决这个问题，我们可以优化壳体的设计和安装结构，加强安装过程的控制，确保壳体的稳定性和可靠性。
七、壳体颜色不一致壳体颜色不一致会影响产品的外观效果。
这可能是由于壳体材料的批次不同或染色工艺不合理导致的。
为了解决这个问题，我们可以优化染色工艺，加强颜料的配比和控制，确保壳体的颜色一致性。
网壳的计算
网壳规程规定：单层网壳应采用刚节点，双层网 壳应采用铰节点。
（6）荷载分布：
大跨网壳结构自重较轻，恒载相对较小，雪荷载等 非对称荷载是导致网壳结构失稳的主要因素之一。
（7）边界条件：
边界条件不仅影响稳定承载力，也会影响失稳模态。
边界条件包括支承的数量，支承的约束方向及支承 的约束刚度。
影响网壳结构稳定性的主要因素包括：
（1）非线性效应：壳体结构主要通过薄膜内力承载外 荷载，网壳失稳前处于薄膜应力和薄膜变位状态，失 稳后失稳部位的网壳由原来的弹性变形转变为极大的 几何变位，由薄膜应力转变为弯曲应力状态。
几何非线性影响十分显著，同时材料非线性应力也 会影响网壳结构的稳定性。
两种非线性效应的影响程度：与结构形式和结构跨 度有关。
网壳结构的初始缺陷主要指节点的几何位置偏差。
（3）曲面形状：
平坦的曲面容易引起失稳。
双曲线型的曲面优于单曲，负高斯曲率的双面抛物 面稳定性更好。
网壳规程要求：对单层球面网壳，圆柱面网壳和椭 圆抛物面网壳以及厚度较小的双层网壳进行稳定性验算； 对双曲面网壳可不考虑稳定问题。
（4）结构刚度：
与结构形状、结构拓扑、网格密度、杆件的截面特 性和材料特性等多种因素有关。
缺陷敏感性： 假设两个结构有相同的临界荷载和初始缺陷，缺陷敏 感性结构，临界荷载降得多。
粗线——理想结构；
细线——有缺陷结构。
缺陷敏感性结构， 临界荷载降得多。
缺陷不敏感结构， 临界荷载降得少。
二 计算方法：
(1) 连续化理论(“拟壳法”)： 通过刚度等代将网壳转化为连续壳体结构，用弹性
薄壳理论求壳体的位移和内力解析解，再折算出网壳杆 件的内力。
壳体结构的稳定性分析与优化设计
壳体结构的稳定性分析与优化设计壳体结构的稳定性分析与优化设计是结构工程领域的重要研究内容之一。
壳体结构是指在一定的边界条件下，由曲面组成的薄壁结构，如圆顶、穹顶、圆柱、球壳等。
壳体结构具有较高的自重和外荷载承载能力，同时还具有较好的自重分布和刚度特性，因此在工程实践中得到了广泛应用。
壳体结构的稳定性分析是指对壳体结构在外部荷载作用下的变形、应力、变位等进行研究，以确定结构是否满足稳定性要求。
稳定性是指结构在外部荷载作用下不发生失稳或局部失稳的能力。
壳体结构的稳定性受到多种因素的影响，如几何形状、材料特性、边界条件等。
稳定性分析的目标是找出结构的失稳模式和临界荷载，以保证结构的安全可靠性。
壳体结构的稳定性分析可以采用理论计算和数值模拟两种方法。
理论计算方法主要是基于壳体结构的几何形状和材料特性，通过应力分析、变形分析、能量方法等来确定结构的稳定性。
数值模拟方法主要是基于有限元分析，通过将结构离散化为有限个单元，利用计算机进行数值计算，得到结构的应力、变形等信息，进而进行稳定性分析。
在壳体结构的优化设计中，稳定性是一个重要的考虑因素。
通过优化设计可以改善壳体结构的稳定性，提高结构的承载能力和安全性。
优化设计的目标是在满足结构稳定性要求的前提下，使结构的重量最小或成本最低。
常用的优化设计方法包括拓扑优化、形状优化、尺寸优化等。
拓扑优化是指在给定的设计空间内，通过改变结构的拓扑形状，使结构的重量最小。
拓扑优化的关键是确定结构的材料分布，即在哪些位置放置材料，哪些位置去除材料。
形状优化是指在给定的拓扑形状下，通过改变结构的形状参数，使结构的重量最小。
尺寸优化是指在给定的拓扑形状和形状参数下，通过改变结构的尺寸参数，使结构的重量最小。
壳体结构的稳定性分析与优化设计是结构工程领域的研究热点，对于提高结构的安全性和经济性具有重要意义。
随着计算机技术的发展，数值模拟方法在壳体结构的稳定性分析与优化设计中得到了广泛应用，为工程实践提供了有效的工具。
基于ANSYS的迎流耐压壳体强度与稳定性分析
不 能满 足 航行 任务 的需 要 。未 来水 下 航行 器则 朝着 更 远、 更时长、 更 深 的方 向发 展 ， 我 国也 适 时提 出 了发 展 大 深度 水 下航 行器 的相关 策 略［ １ ］ 。随着 水下 航行 器 潜 航 深度 的增加 ， 耐 压 壳 体 的 承压 能力 及 其 稳 定 性 问题
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ — ０ ９ — ３ ０ ；修 订 日期 ：２ ０ １ ５ — ０ ２ — ２ ８
成 分析 过 程 ｊ 。 迎 流 耐压 壳体 初 始模 型如 图 １所 示 ， 壳 体 为加 肋 薄壁 结构 ， 壳体壁厚为 １ ３ ｍｍ， 肋 间距 为 １ ５ ５ ｍｍ， 端 盖厚 度为 １ ４ ｍｍ。耐 压 壳 体 选 用 防 锈 铝 （ ５ Ａ０ ６ ） 加 工 制造 ， 密度 为 ２ ７ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 ， 屈 服 强度 一１ ７ ０ ＭＰ ａ ， 弹 性模 量 Ｅ一６ ８ Ｇ Ｐ ａ ， 泊 松 比为 ０ ． ３ 。 由于 迎 流耐压 壳 体 结 构 复 杂 ， 可 对 初始 模 型进 行 适 当的简 化 ， 如将 壳体 与端 盖视 为一 体 ； 由于 迎流 耐压 壳体 具有 轴对 称特 点 ， 壳体 受力 也具 有对 称性 ， 为 了减 少计算 量 可 以只建 立 １ ／ ４壳 体 模 型 ， 简 化后 的模 型如
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的迎 流 耐 压 壳体 强 与稳 定 性 分 析
压力容器应力分析_壳体的稳定性分析
2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述2.4.1 概述（1）失稳现象（Buckling or Instability） 在工程应用中，某些结构是在承受压力的情况下工 作的。
例如，用于石油炼制的常减压塔、带夹套的反 应器、潜水艇等。
通常，结构承受压力时，其破坏形 式将有别于拉力时的强度破坏。
以圆筒形容器为例， 进行分析。
2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述圆筒在外压作用下，可能会有二种可能的失效形式： ① 因强度不足，导致压缩屈服失效；② 因刚度不 足，导致失稳破坏。
圆筒失稳破坏：承受外压的圆筒，当外压载荷增大到 某一值时，圆筒会突然失去原有的形状，被压瘪或出 现波纹，圆筒失去承载能力。
这种现象成为外压圆筒 的屈曲（Buckling）或失稳（Instability）。
实际上，当结构出现失稳后，最终导致结构破坏 的原因，是由于结构失稳变形后产生的附加弯矩。
下 面以杆件的失稳破坏过程进行说明。
2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述2.4 壳体的稳定性分析（2）外压圆筒受载形式2.4.1 概述圆筒承受外载的形式，有以下三种：理论分析表明，在相同外载时，轴向外压对圆筒 壳体失稳的影响，要小于横向外压的影响。
本节主要 讨论横向受载失稳。
2.4 壳体的稳定性分析（3）外压圆筒失稳类型2.4.1 概述外压圆筒失稳类型有以下二种 ① 弹性失稳：圆筒为薄壁时，发生失稳时筒壁中的压 应力小于材料的屈服极限，即此时筒体的受力变形为 弹性阶段。
② 非弹性失稳：对于壁较厚的筒体，有可能在筒壁中 的应力应变进入塑性阶段后出现失稳，即此时筒体中 的压应力超过了材料的屈服点。
在本节的分析中，主要讨论弹性失稳计算。
而对 于非弹性失稳，则借助弹性失稳的结果，采用简化计 算方法。
2.4 壳体的稳定性分析（4）外压圆筒失稳形貌2.4.1 概述圆筒承受横向外载后的失稳形貌2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述水下圆筒管节承受横向外载后的失稳形状2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述水下圆锥形过渡管节承受横向外载后的失稳形状2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述2.4 壳体的稳定性分析2.4.1 概述轴向外压圆筒的失稳形状（试验照片和计算结果）周向外压圆筒失稳后，其横截面形状如下表所示。
部分变速器壳体模态试验分析与验证
部分变速器壳体模态试验分析与验证摘要：本文通过对部分变速器壳体的模态试验进行分析与验证，探讨其在车辆工程领域中的应用。
首先介绍了部分变速器壳体的基本结构和工作原理，然后对其进行了有限元建模，并使用ANSYS有限元软件对其进行了模态分析。
根据模态分析的结果，我们对部分变速器壳体进行了优化，以提高其结构的稳定性。
最后，我们通过实验验证了本文的分析与改进，证明了我们的改进方案具有显著的效果。
关键词：部分变速器壳体；模态试验；有限元建模；ANSYS软件；结构优化；试验验证。
一、引言自动变速器是汽车的重要组成部分之一，而变速器壳体则是自动变速器的主要结构部件之一。
部分变速器壳体在汽车行驶中处于重要的负荷承载位置，其结构的稳定性影响着汽车的安全性能和使用寿命。
因此，对部分变速器壳体的研究具有重要的意义。
本文旨在通过对部分变速器壳体的模态试验进行分析与验证，探讨其在车辆工程领域中的应用。
文章首先介绍了部分变速器壳体的基本结构和工作原理，然后对其进行了有限元建模，并使用ANSYS有限元软件对其进行了模态分析。
根据模态分析的结果，我们对部分变速器壳体进行了优化，以提高其结构的稳定性。
最后，我们通过实验验证了本文的分析与改进，证明了我们的改进方案具有显著的效果。
二、部分变速器壳体的基本结构和工作原理部分变速器壳体是自动变速器中的一个组成部分，其作用是承担变速器内部传递动力的职责。
部分变速器壳体通常由铸件或冷镦加工而成，其底部一般采用多边形的形式，以适应变速器的各种形式和尺寸。
下图是部分变速器壳体的示意图。
部分变速器壳体中包含了多个部件，包括油泵、制动器和离合器等组件。
这些组件的工作往往会对部分变速器壳体的结构造成一定的冲击负荷，因此，部分变速器壳体需要具有足够的强度和刚度来承担这些负荷。
三、有限元建模和模态分析为了对部分变速器壳体的结构进行分析，我们采用了有限元建模的方法。
根据部分变速器壳体的外形和内部结构，我们进行了三维模型的建模，并在模型中添加了油泵、制动器和离合器等部件。
壳体的稳定性分析
5、受外压形式：
p
p
p a
轴向
b
周向
c
周 轴 向
本节讨论：受周向均匀外压薄壁回转壳体的弹性失稳问题
6
过程设备设计
二、临界压力
1、临界压力
壳体失稳时所承受的相应压力，称为临界压力，用pcr表示。
2、失稳现象
外载荷达到某一临界值，发生径向挠曲，并迅速增加，
沿周向出现压扁或波纹。 见表2-5
7
过程设备设计
Et
代替长、短圆筒
pcr
E
注意:
弹性失稳→
非弹性失稳→
各类钢E接近 ∴采用高强钢对提高圆筒的稳定性不显著 , 与材料强度有关, 变化大 ∴采用高强钢经济 ,使 。 压＞ p ↑p cr
, 与材料强度无关, 与E有关，但变化不大, 压 ＜ p pcr
Et
pcr
24
过程设备设计
3 其他回转薄壳的的临界压力
内压下，有消除不圆度的趋势 影响: 外压下，在缺陷处产生附加的弯曲应力
圆筒中的压缩应力增加
临界压力降低
实际失稳压力与理论计算结果不很好吻和的主要原因之一
对圆筒的初始不圆度严格限制
23
过程设备设计
六、非弹性失稳的工程计算 —应变”曲线上的切线 时的“压缩 压＞ p 式中的弹性模量
近似利用材料 模量
各类钢E接近 ∴采用高强钢对提高圆筒的稳定性不显著 可提高承载能力,
pcr f (E, Do , t )
s
17
过程设备设计
二、受均布周向外压的短圆筒的临界压力
2.59 Et 2 pcr LDO DO t
（2-97）
拉姆公式，仅适合弹性失稳
壳体设计基础知识点
壳体设计基础知识点壳体设计是工程设计中的重要环节，涉及到各种工业设备、建筑结构等领域。
了解壳体设计的基础知识点，对于设计师或者工程师来说至关重要。
本文将介绍壳体设计的一些基础知识点，希望能为读者提供帮助。
1. 壳体设计的定义与目的壳体设计是指在确定设备或结构的基本形状、布局和总体尺寸之后，按照一定的设计原则和方法，对其进行具体的构造设计。
其主要目的是保证设备或结构在正常工作条件下能够承受外界作用力，同时满足美学、经济、安全等综合要求。
2. 壳体结构的分类壳体结构可以分为以下几类：2.1 建筑结构中的壳体：如圆顶、穹顶等；2.2 机械设备中的壳体：如压力容器、储罐等；2.3 电子设备中的壳体：如机箱、外壳等。
3. 壳体设计的基本原理3.1 强度原理：根据所承受的力学作用，设计壳体的截面形状和壁厚，以保证其强度满足要求。
3.2 刚度原理：设计壳体的刚度，使其在力学作用下保持稳定，不发生过度变形或破坏。
3.3 稳定性原理：保证壳体在强度和刚度满足要求的同时，具有良好的稳定性，避免产生失稳和塌陷现象。
4. 壳体设计的关键问题4.1 材料选择：根据壳体所处的工作环境和所需的性能要求，选择合适的材料，如金属、塑料、玻璃等。
4.2 壳体的结构形式：根据具体的使用要求和工艺条件，确定壳体的结构形式，如球形、圆柱形、方形等。
4.3 壳体的连接方式：确定壳体间以及壳体与其他零部件之间的连接方式，如焊接、螺栓连接、胶接等。
5. 壳体设计的影响因素5.1 外界环境因素：考虑壳体所处的温度、湿度、腐蚀性介质等外界环境因素对壳体性能的影响。
5.2 内部压力：壳体设计中需要考虑所承受的内部压力大小以及内部介质的性质。
5.3 荷载情况：考虑壳体所承受的荷载类型、荷载大小等。
5.4 安全要求：壳体设计需要满足相关的安全要求，如承载能力、防爆性能等。
6. 壳体设计的常见问题及解决方法6.1 壳体强度不足：通过增大壳体的截面尺寸或者选择更高强度的材料来解决。
藕节形大深度潜水器耐压壳体强度与稳定性研究
Ｆｂ ２ ０ ｅ ． ０１
藕节 形大深度潜水器 耐压 壳体 强度 与稳定性研 究
伍 莉 ，陈爱 志 ，陈小 宁 ，张 涛 ２ 土 光 ，刘 ，刘
（ １武 汉 市 第二 船 舶 设 计 研究 所 ， 汉 ４ ０ ６ ； 武 ３ ０４ ２华 中科 技 大 学 交 通 学 院船 海 系 武汉 ４ ０ ７ ； ３０ ４ ３海军 驻 ４ １厂代 表 室 ， 宁 葫芦 岛 １５ ０ ） ３ 辽 ２ ０４
ｔ ｎ ｌ ， ｓｎ ｅ ｓ－ ｑ ａｅ ｒｃ ｄ ｒ，ｔｅｆｒ ｌｓｏ ｏ ｌ ｅ ｒｓｒｎ ｈ ａ ｄ ｓａ ｉｔ ｏ ｒｅ ｉｔｒｅ ｔ ｉ ａｌ ｕ ｉｇｌａｔ ｓ ｕ ｒｓｐ ｏ ｅ ｕｅ ｈ ｏｍｕａ ｆｎ ｎ ｉ ａ ｔ ｇ ｎ ｔｂｌ ｙｆｒｔ ｅ ｎｅｓｃ— ｏ ｙ ｎｌ ｎ， ｌｄｏ１５０ ， ｈｎ） ａｙＯ ｉｅｏ １Ｓ ｉｂｉ ｉｇ Ｈｕ ａ ２ ０ ４ Ｃ ｉａ ４ ｄ ｕ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍｕ ｔ ｌ ｎ ｅ ｓ ｃｉ ｇ ｓ ｅ ｅ ｆｔｎ ｅ ｔａｃ ｃ ｎ ｃ ｉｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｕｌ ｉ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｌｓｙ ｅ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｌｉ ｅ ｉ ｔ ｒｅ ｔｎ ｐｈ ｒ ｓｏ ａ ｇ ｎ ｒ ｏ ｎｅ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ｈ ｌ ｓ ａ ｎ ｗ ｔｕｃｕ ａ ｔｌ ｆ ｐ ｖ
ｉ ｇ ｓ ｈ ｒ ｓ ｏ ａ ｇ ｎ ｒ ｏ ｅ ｔ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｕ ｌｗｅ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｅ ｅ ｆ ｒ ｌ ｓ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ｒｆ ｒｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｐ ｅ ｅ ｆｔ ｎ ｅ ｔａ ｃ ｃ ｎｎ ｃｉ ｒ ｓｕ ｅ ｈ ｌ ｖ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄＴｈ ｓ ｏ ｍｕ ａ ａ ｒ ｖｄ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕｒ ｌｄ ｓｇ ｆｔ ｉ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｔ ｌ ｆｐｒ ｓｕｒ ｕｌ． ｈ ｔｕ ｔ ａ ｅ ｉｎ ｏ ｈ ｓｎ ｗ ｔｕ ｔ ｒ ｌｓｙ ｅ ｏ ｅ ｓ ｅ ｈ １
压力容器壳体的稳定性分析
其它形式回转壳的临界压力
pcr
2E t 2
312 R
0.3
半球壳的临界压力
pc
r
1.21E
t R
2
（2）蝶形壳的临界压力
01
临界应力计算同球壳， 但R用碟形壳中央部
2
t 分的半径代替。 p 1.21E R cr
02
■ n=2.0→ →
pcr
3EJ R3
，此时有实际意义的最小压力解；
■试验表明，圆环失稳破坏时的波纹数n=2。
圆环的临界失稳压力为：pcr=3EJ/R3
相交点变形为0
n=2时：cos2×450=0,sin2×450=1 →C1=0，C2≠0；
每经过半个圆环，挠度周期性变化一次。
450
cos2¢
900
短圆筒： L/D0较小，D0/t较大，长度方向的中间部分 离边界较近，两端部的约束作用不可忽略， 壳体有一定刚性，失效形式为稳定性破坏， 失稳时呈两个以上皱折波数。
刚性圆筒：L/D0很小，壁厚t较大，D0/t较小，壳体刚 性很大，失效形式为强度破坏。
■圆筒、球壳和锥壳的临界载荷与失效形态各不相同。
60o
按平板计算，平板直径取锥壳最大直径。
其它型式的失稳
塔受风载时，迎风侧产生拉应力，而背风侧产 生压缩应力，当压缩应力达到临界值时，塔就 丧失稳定性。
短圆筒的特点临界压力计算式来自○ 端部约束作用的1. Mises（1914）
影响不能忽略；
受均布周向外压的短
公式（小挠度
○ 失稳时的波数大 于2；
圆筒的临界压力
解）
○ 该式对长短圆
先进复合材料球冠壳体结构参数对稳定性影响
。
（ １－ ｒ ）０ ＋Ｔ２０ ＋（ ｌ 一Ｑ 。３， Ｔ１ ｐｏ ｍ ２ ｌ ｍ Ｔ３ ∞ ） ／ 胁＋
＋ ＋ Ｑ ∞ ０ ＋（ ４ 一
ａ ａ ｉ ｓｖ ｃｏ ，ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｎ ｌｓ ｏ ａ ｅ ， ｎ ｔ ｅ ｓ ｓａｎ ｂ ｅ ｌａ ｂ ｌ ｙ ｉ ｔ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒ ｃｅ ｏ ｈ ａ ｉ ｆｆ ｉ ｓ ｒ ｄｕ ｅ ｔｒ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ａ ｄ ａ ｇｅ ｆｌｙ ｒ ０ ｈ ｕ ｔｉ ａ ｌ ｏ ｄ ａ ｉ ｔ ｓｓｕ ｉｄ ｉ ｈ ｓａ ｔ ｌ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｏ ｎ ｔ ｉ ｉ ｓ ｉ ｅ
Ｃｏ ｍｐ ｓｔ ｌ Ｓ ｅｌ ｏ ｉｅ Ｂａ ｌ ｈ ｌ ｓ
Ｌ Ｕ ｎ ｆｎ Ｉ Ｆａ ｇ ａ ｇ
（ ａｂｎＦ ＰＩｓｔｔ， ａｂｎ１０ ３ ） Ｈ ｒｉ Ｒ ｎｔｕ Ｈ ｒｉ ５０ ６ ｉｅ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ Ａｄ ａ ｃｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ａ ｎ ｔ ｈ ｌ ｒ ｉｅｙ ｕ ｅ ｎ ａｒｓ ａ ｅ ａｅ ｓ ａ ｄ ｎ ｔ ｎ ｌｄ ｆｎ ｅ ｐ ｒｏ ｅ． ｖｎ ｅ ｏ ｏｉ ｌｍｉａｅ ｓ ｅｌ ａｅ ｗ ｄ ｌ ｓｄ ｉ ｅｏｐ ｃ ａ ｎ ａｉ ａ ｅｅ ｃ ｕｐ ｓ ｓ＋
４ ０ ＋（ “
）０ ＋ ３ ｔ ，
（ ） ＋ ｓ 一。 （ ＋
＝ ０
２ 基本 公 式
将广 义位 移代人 以 ‰ ，。 ， 和 Ｗ作 为未 知 １， ３
量 的控制方 程 ， 展 开 为无 穷 级数 。可 得下 列 方 程 并
第１ 期
２ ６
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§2-4壳体的稳定性分析
一、概述 （1）失稳现象 （2）临界压力概念
临界压力——承受外压的壳体失稳时的相应压力，以p cr 表示。
二、外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 1、受均布周向外压的长圆筒的临界压力 a. 圆环的挠度曲线微分方程
EJ
M R
R -
=-
111
EJ ——圆环的抗弯刚度 2
2
2
1
11ds
w d R
w R R +
=
-
圆环挠度曲线微分方程：
EJ
M R
w ds
w
d
-
=+
2
2
2
b. 圆环的力矩平衡方程
()00w R p F -= 2
2
AB p AD AO p M
M -
⋅+=
圆环的力矩平衡方程式：
()w w pR M
M --=00
c. 圆环的临界压力
ET w pR M R ET pR w d w d 03023
2
2
1+-=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛++ϕ
通解：
2
3
2
21cos sin pR
EJ w pR M
R n c n c w ++-+
+=ϕϕ
式中：EJ
pR n
3
2
1+=
将n=2代入上式，并令12
13
t J ⋅=
圆环失稳时的最小临界压力： 3
3
23⎪⎭
⎫
⎝⎛==
D t
E R
EJ p cr
t —圆环的壁厚；
R —圆环中性面半径，D=2R ； E —圆环材料的弹性模量。
d. 长圆筒的临界压力计算公式
3
2
12⎪⎭
⎫
⎝⎛-=
D t
E p cr μ
M P a μ—泊松比；
t —不包括壁厚附加量的器壁厚度 E —圆筒材料在设计温度下的弹性模量
D —圆筒的中面直径，可近似地取圆筒外径，0D D ≈
对于钢质圆筒(μ=0.3)
3
02.2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=D t E p cr
称为临界应力：
3
001.12⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛==
D t
E t
D p cr cr σ
2、受均布周向外压的短圆筒的临界压力
Mises 短圆筒临界压力计算式：
(
)
(
)
()
⎥⎥⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢⎣
⎡
⎪
⎭⎫
⎝⎛+--+-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⎪⎭⎫ ⎝⎛+
-=
22
2
32
2
2
2
112111211R nL n n R t E R nL n R Et
p cr πμμ
π 令
0=dn
dp cr ，并取3.0,12
2
=≈-μn n ，可得与最小临界压力相应波数：
⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=
D t D L n 2
4
06.7
短圆筒最小临界压力计算式：
t
D LD Et p cr 0
02
59.2=
5
.100030.12⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛==
D t D L
E t
D p cr cr σ
适合条件：cr σ<t
y σ
3、临界长度
L >L cr ——长圆筒 L<L cr ——短圆筒
3
00
03
059.222⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⋅
=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅D t D t D L E
D t
E cr
得：t
D D L cr 00
17.1=
4、周向外压及轴向载荷组合作用下的失稳 a.受均布轴向压缩载荷圆筒的临界应力 Timoshenko 临界应力计算式：
()
R
t
E cr 2
13μ
σ-=
对于钢材（μ=0.3）：
R
Et cr
605
.0=σ
临界应力的经验公式：
R
Et c
cr
=σ
工程上
，500≤t
R 25.0500==c t
R ，取
R
Et cr
25
.0=σ
b. 组合载荷作用下园筒的失稳
三、其它回转薄壳的临界压力 1、半球壳的临界压力 (
)
2
2
132⎪⎭
⎫
⎝⎛-=
R t E p cr μ
对于钢材（3.0=μ）
2
21.1⎪⎭
⎫
⎝⎛=R t E p cr
修正公式：
2
25.0⎪⎭
⎫
⎝⎛=R t E p cr
我国规范采用的工程实际应用公式为：
2
00833.0][⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
=
e cr t R E m
p p
[p]—许用外压力 E —材料弹性模量 R 0—球壳外半径 t e —球壳有效厚度 m —安全系数为3。
2、碟形壳和椭球壳的临界压力
可用球壳临界压力计算式来计算碟形壳的临界压力，R 0用碟形壳中央区域部分外半径代替。
椭球壳与碟形壳相类似，取当量半径R 0=KD 0作计算，系数K 由表2-9查得。
（3）锥壳的临界压力
R
t R L R t E p e
e cr 22259.22
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛'⎪
⎭⎫
⎝⎛=
Mpa 59.25
.2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝
⎛=
L e
L e cr
D t D L E
p
四、具有圆环加强圈的圆筒
3
3
243D
EJ R
EJ L p s cr =
=
122cr
S D tL J ε=
s
s e L A t t +
=
得：cr S S S L A t L D J ε⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+=
122
考虑适当的安全系数1.1，得：
cr S S S L A t L D J ε⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+=9.102。