铝合金加筋板结构强度研究

发布时间：2020-09-27 06:33

　　 轻量化设计是现代船舶设计的趋势。铝合金由于具有较高的比强度,是船舶结构轻量化设计的一种理想化材料。但是目前国内外对船体铝合金结构强度方面的研究还很匮乏,导致铝合金的应用比较少。加筋板作为船体结构中的重要组成部分,对加筋板结构进行强度研究具有重要意义。为了掌握铝合金加筋板结构的屈曲和疲劳强度性能,本文通过对加筋板开展有限元分析和试验研究,获得了以不同扶强材形式支撑的纵骨贯穿舱壁的加筋板结构的屈曲强度和疲劳强度性能,并在此基础上,在满足刚度和强度的前提下,对某钢质船舶上层建筑进行铝合金替代设计,然后分别对其开展屈服、屈曲和疲劳强度研究。本文的主要研究内容如下:1)应用非线性有限元方法开展了铝合金加筋板在网格尺寸、模型范围、焊接热影响区域、初始几何缺陷和残余应力等因素影响下的屈曲性能敏感性分析,形成了一套铝合金加筋板结构的屈曲性能有限元分析方法;2)开展了铝合金加筋板屈曲性能试验研究,分别得到了以单侧扶强材支撑和双侧扶强材支撑的纵骨贯穿舱壁加筋板结构的极限承载能力,并且通过试验结果与上述有限元计算结果对比,验证了非线性有限元分析方法的准确性;3)开展了两种典型焊缝节点形式的标准件以及三种不同扶强材结构形式支撑的纵骨贯穿舱壁加筋板结构的疲劳试验研究,使用概率统计的方法对试验数据进行处理,获得了相应结构节点的S-N曲线;4)对某钢质船舶上层建筑在满足其刚度和强度的前提下进行了铝合金替代设计,并基于非线性有限元法,分别对原钢质上层建筑和替代设计后的铝合金上层建筑开展屈服、屈曲和疲劳强度研究。对满足屈服、屈曲和疲劳强度前提下的铝合金上层建筑与原钢质上层建筑进行重量对比分析。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U661.4
【部分图文】：

逦Ｌ逦＝0邋Ｌ／２逡逑图２．３邋１／２＋１＋１／２跨计算模型逡逑船体工作过程中主要受到纵向压力，沿骨材长度方向设定为自由支持的条件即可。逡逑在对加筋板结构进行强度分析时，为了更加合理的模拟横向方向上所承载的约束条件，逡逑通常将计算模型选定为１／２＋１邋＋邋１／２跨计算模型，长度与两跨模型保持相等。逡逑２．２．５初始缺陷的模拟逡逑根据以往的研究表明，非线性有限元方法在计算板架结构的屈曲性能时，板架结构逡逑的初始缺陷对其有很大影响

逡逑图２．２某船用铝合金应力——应变曲线逡逑２．２．４边界条件及载荷模式逡逑船体建造过程中，加筋板需要对部分的支撑结构进行加强，比如横梁以及扶强材等，逡逑所以在通过有限元计算软件进行强度分析时如何合理的设定计算模型的边界条件就成逡逑为大家比较关注的课题。逡逑通常在应用解析法进行分析时，存在一种简化的理论计算方法，该方法将加筋板的逡逑边界条件设定为两边简支。但是在有限元计算过程中，通常可以设定更加贴近更加合理逡逑的边界条件，而且不单单只把单跨模型设定为研究对象。逡逑逦逦＋邋逦吞－千逦Ｓ逦ｆ邋．｜．千邋＂ｆｔ邋—邋Ｔ邋一开Ｈ．Ｔ－ｆ邋……逡逑ｆ邋Ou………ｆ逦ｆ－ｔｔｆｆ逦逦千逦…苷…乎并－－－－－并－－－－－ｆ－ｆ寄：：：：卞：：逡逑Ｌ／２逦Ｌ逦＝0邋Ｌ／２逡逑图２．３邋１／２＋１＋１／２跨计算模型逡逑船体工作过程中主要受到纵向压力，沿骨材长度方向设定为自由支持的条件即可。逡逑在对加筋板结构进行强度分析时，为了更加合理的模拟横向方向上所承载的约束条件，逡逑通常将计算模型选定为１／２＋１邋＋邋１／２跨计算模型，长度与两跨模型保持相等。逡逑２．２．５初始缺陷的模拟逡逑根据以往的研究表明

逡逑图２．２某船用铝合金应力——应变曲线逡逑２．２．４边界条件及载荷模式逡逑船体建造过程中，加筋板需要对部分的支撑结构进行加强，比如横梁以及扶强材等，逡逑所以在通过有限元计算软件进行强度分析时如何合理的设定计算模型的边界条件就成逡逑为大家比较关注的课题。逡逑通常在应用解析法进行分析时，存在一种简化的理论计算方法，该方法将加筋板的逡逑边界条件设定为两边简支。但是在有限元计算过程中，通常可以设定更加贴近更加合理逡逑的边界条件，而且不单单只把单跨模型设定为研究对象。逡逑逦逦＋邋逦吞－千逦Ｓ逦ｆ邋．｜．千邋＂ｆｔ邋—邋Ｔ邋一开Ｈ．Ｔ－ｆ邋……逡逑ｆ邋Ou………ｆ逦ｆ－ｔｔｆｆ逦逦千逦…苷…乎并－－－－－并－－－－－ｆ－ｆ寄：：：：卞：：逡逑Ｌ／２逦Ｌ逦＝0邋Ｌ／２逡逑图２．３邋１／２＋１＋１／２跨计算模型逡逑船体工作过程中主要受到纵向压力，沿骨材长度方向设定为自由支持的条件即可。逡逑在对加筋板结构进行强度分析时，为了更加合理的模拟横向方向上所承载的约束条件，逡逑通常将计算模型选定为１／２＋１邋＋邋１／２跨计算模型，长度与两跨模型保持相等。逡逑２．２．５初始缺陷的模拟逡逑根据以往的研究表明

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本文编号：2827542