环壳过渡对潜艇锥-锥结构极限承载能力的影响

发布时间：2021-03-18 21:48

　　[目的]运用有限元方法研究环壳过渡对锥-锥结构极限承载能力的影响。[方法]采用弧长法分别计算无初始几何缺陷及含一阶模态变形初始缺陷的锥-环-锥及锥-锥连接结构的极限承载能力,分析其破坏模式,通过对比,得出环壳过渡对不同锥角的锥-锥结构极限承载能力的影响规律。[结果]结果表明,当环壳右侧锥壳的半锥角较小时,锥-环-锥与锥-锥结构舱段的破坏发生在环壳左侧锥壳壳板,前者的极限承载能力优于后者,且含模态变形初始缺陷的锥-环-锥结构的极限载荷比无初始几何缺陷时下降了12%～13%;随着环壳右侧锥壳半锥角的不断增大,两种结构极限承载能力的差距不断缩小。当右侧半锥角继续增大,结构的破坏区域变为环壳右侧锥壳,锥-环-锥结构的极限承载能力与锥-锥结构保持一致,含模态变形初始缺陷的锥-环-锥结构的极限载荷比无初始几何缺陷时下降了8.8%左右,锥-环-锥结构对左侧锥壳的初始缺陷敏感度相对于右侧锥壳更高。[结论]研究结果可为潜艇锥-环-锥结构的设计提供参考。 

【文章来源】：中国舰船研究. 2020,15(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

2种过渡结构及加肋锥-环-锥结合壳结构示意图

采用ANSYS有限元软件建立不同锥角γ2的系列锥-环-锥和锥-锥连接结构有限元模型，如图2所示。壳体、肋骨均采用shell 181壳单元，弹性模量E=2.1×105MPa，泊松比υ=0.3，选项中选择双线性各向同性强化塑性材料，采用Von Mises屈服准则。有限元模型网格尺寸为100 mm′196 mm，总单元数为75 776个。半径较大一侧边界固支，较小一侧边界仅放松轴向，静水压力p=6.62 MPa，施加在耐压壳体外表面，同时将结构的纵向力以F=p′πR32/n（其中n为该侧端面的节点数）集中力的形式，按力的等效作用原理分配到半径较小一侧端面的各节点上。2 无初始几何缺陷的锥-环-锥结构极限承载能力

由图3～图4可以看出，无初始缺陷的2种结构破坏模式都为肋间壳板的屈曲破坏。锥角较小时，破坏区域为环壳左侧一档的锥壳。锥-环-锥结构在γ2=6.25°、锥-锥结构在γ2=6.75°时，右侧锥壳开始出现屈曲破坏。随着锥角不断增大，环壳左侧锥壳和除边界加厚处理外最右边的锥壳产生共同屈曲破坏，最后发展为仅最右档的圆锥壳产生屈曲破坏。图4 极限载荷作用下不同γ2时的锥-锥结构位移云图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3088983