深潜耐压圆柱壳极限承载力研究

发布时间：2017-04-23 02:00

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【摘要】：耐压圆柱壳结构是大潜深水下潜器耐压船体的主要结构形式,本文主要目的是研究深潜耐压圆柱壳的极限承载力。首先,利用有限元软件ANSYS对给出的三个模型进行极限承载力分析,通过弹性失稳分析得到特征值屈曲模态,将其作为初始缺陷的形式加入到原模型进行弹塑性失稳分析,将计算值与潜艇设计规范公式结果以及修正公式结果进行比较,比较结果表明现行潜艇设计规范计算偏安全,在大潜深条件下以及高强度材料应用中,局部稳定性计算公式已略显保守,需要加以修正。其次,通过对非均匀加肋的讨论分析,研究了进行非均匀加肋的原则和步骤,认为舱段长度较大且布置的肋骨数目较多的深潜耐压壳,采取肋骨刚度非均匀加肋可以提高耐压船体的稳定性;而肋骨间距非均匀加肋方式适用于所有尺寸的耐压壳,且稳定性提升幅度较大。然后,研究了肋骨侧向加强的措施,通过有限元计算,得出设置整肋距肘板可以显著改善肋骨侧向失稳,加强材数量可以通过公式计算得出。最后,对比分析了不同型式肋骨加强的圆柱壳稳定性能,发现T型材加强的环肋耐压壳总体稳定性能最好,半圆环壳加强的耐压壳壳板稳定性能最好。在保证肋骨用材总量不变的前提下,调整半圆环壳的尺寸,壳板稳定性略有下降的同时,总体稳定性有较大提高,认为采用半圆环壳肋骨对圆柱壳进行加强是可行的,只需在结构设计时合理计算出其最优尺寸。
【关键词】：深潜耐压壳 极限承载力 稳定性
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.941
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 问题的提出13-14
• 1.3 国内外研究现状14-19
• 1.4 主要研究内容与研究方法19-20
• 第2章 环肋耐压壳应力分析及稳定性理论计算方法20-30
• 2.1 基本概念与假设20
• 2.2 受力分析20-21
• 2.3 弯曲微分方程21-23
• 2.4 关键部位应力公式23-24
• 2.5 耐压圆柱壳稳定性分析24-28
• 2.5.1 圆柱壳应变能24-25
• 2.5.2 外力功25-26
• 2.5.3 总位能表达式26-27
• 2.5.4 壳板稳定公式27-28
• 2.6 理论临界压力的修正28-29
• 2.6.1 物理修正系数28
• 2.6.2 几何修正系数28-29
• 2.7 小结29-30
• 第3章 高强度钢耐压圆柱壳结构有限元分析30-40
• 3.1 耐压圆柱壳极限承载力有限元分析法简介30-31
• 3.2 采用ANSYS进行圆柱壳极限承载力计算分析31-33
• 3.2.1 建模与网格划分31-32
• 3.2.2 施加约束与载荷32
• 3.2.3 施加初始缺陷32-33
• 3.2.4 非线性分析设置33
• 3.3 圆柱壳极限承载力有限元计算分析结果33-36
• 3.3.1 特征值失稳分析33-34
• 3.3.2 非线性失稳分析34-36
• 3.4 有限元分析结果与理论公式计算值的比较36-38
• 3.4.1 有限元计算结果与国家军用标准计算结果比较36-37
• 3.4.2 与修正公式计算值的比较37-38
• 3.5 小结38-40
• 第4章 非均匀加肋耐压壳稳定性研究40-64
• 4.1 肋骨刚度非均匀圆柱壳稳定性分析40-54
• 4.1.1 肋骨刚度非均匀圆柱壳失稳临界压力推导40-42
• 4.1.2 肋骨刚度非均匀加肋步骤42-43
• 4.1.3 算例分析43-53
• 4.1.4 两种加肋方式结果对比53-54
• 4.2 肋骨间距非均匀圆柱壳稳定性分析54-62
• 4.2.1 算例分析55-61
• 4.2.2 两种加肋方式结果对比61-62
• 4.3 小结62-64
• 第5章 耐压圆柱壳肋骨侧向加强方法研究64-76
• 5.1 肋骨侧向失稳特点64-66
• 5.2 肋骨侧向约束理论研究66-68
• 5.3 肋骨侧向加强措施68
• 5.4 不同加强方式有限元分析68-73
• 5.4.1 扶强材加强69-71
• 5.4.2 整肋距肘板加强71-73
• 5.5 两种加强方式有限元结果对比73-74
• 5.6 小结74-76
• 第6章 耐压圆柱壳几种特殊肋骨型式比较研究76-86
• 6.1 半圆环壳型肋骨加强圆柱壳计算方法76-79
• 6.1.1 半圆环壳型肋骨加强环肋耐压壳关键部位应力计算77
• 6.1.2 半圆环壳型肋骨加强环肋耐压壳壳板稳定性计算77-78
• 6.1.3 半圆环壳型肋骨加强环肋耐压壳总体稳定性计算78-79
• 6.2 不同型式肋骨加强圆柱壳计算分析79-82
• 6.2.1 理论公式计算79
• 6.2.2 有限元分析验证79-82
• 6.3 计算结果对比分析82-84
• 6.3.1 总体稳定性对比82-83
• 6.3.2 壳板稳定性对比83-84
• 6.4 小结84-86
• 第7章 总结与展望86-88
• 7.1 主要研究成果86-87
• 7.2 工作展望87-88
• 参考文献88-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间发表的学术论文92

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本文编号：321613