基于渐进失效的SPS舱口盖结构动态后屈曲性能研究

发布时间：2022-01-22 20:27

　　SPS夹层板具有质量轻,比强度、比刚度高,耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天、船舶、桥梁等领域,受到国内外学者和行业专家的广泛关注。本文基于理论方法建立SPS夹层板屈曲临界载荷的解析解,并针对实验室自制的SPS夹层板,应用试验法研究其失效模式,采用渐进失效分析方法分析其动态后屈曲的平衡路径,利用该方法对SPS舱口盖的屈曲及动态后屈曲性能进行研究,得出极限强度。主要研究内容如下:（1）基于层合板和夹层板理论,采用高阶SPS夹层板Zig-zag数学模型即面板采用一阶剪切变形理论,芯材采用Reddy高阶剪切变形理论,利用程序实现SPS夹层板屈曲临界载荷的求解,与已有成果进行对比,同时采用ANSYS计算屈曲临界载荷从而验证有限元仿真的正确性,并研究SPS夹层板的几何参数和材料参数对其稳定性的影响;（2）对实验室自制的SPS夹层板进行力学性能测试,得出芯材聚氨酯弹性体的弹性模量、泊松比、屈服强度等;对SPS夹层板进行层剪试验,得出层间剪切强度;对SPS夹层板进行侧压试验,得出夹层板的失效模式和载荷位移曲线图;（3）利用ANSYS Upfs生成带有SPS夹层板失效准则的用户自定义版本,并基于APD... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号说明
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 夹层板在船舶上的适用性
    1.3 国内外研究现状和动态
        1.3.1 夹层板屈曲、后屈曲研究现状
        1.3.2 SPS夹层板研究现状
    1.4 本文主要工作
第2章 SPS夹层板的屈曲理论分析
    2.1 复合材料夹层板与层合板理论
        2.1.1 经典层合板理论(CLPT)
        2.1.2 一阶剪切变形理论(FSDT)
        2.1.3 高阶剪切变形理论(HSDT)
    2.2 复合材料的本构关系
    2.3 复合材料夹层板的高阶Zig-zag理论求解模型
    2.4 几何参数对稳定性的影响
        2.4.1 长宽比对临界载荷的影响
        2.4.2 面板厚度对临界载荷的影响
        2.4.3 芯材厚度对临界载荷的影响
    2.5 材料参数对稳定性的影响
    2.6 本章小结
第3章 SPS夹层板力学性能试验
    3.1 SPS夹层板力学性能测试
        3.1.1 SPS夹层板芯材弹性体准静态拉伸试验
        3.1.2 SPS夹层板芯材聚氨酯弹性体泊松比测定
    3.2 SPS夹层板层间剪切试验
    3.3 SPS夹层板侧压实验
        3.3.1 实验试件及夹具
        3.3.2 试验过程
        3.3.3 试验现象及结果
    3.4 本章小结
第4章 基于渐进失效的SPS夹层板动态后屈曲分析
    4.1 失效准则
        4.1.1 最大应力失效准则
        4.1.2 最大应变失效准则
        4.1.3 蔡-希尔失效准则
        4.1.4 霍夫曼失效准则
        4.1.5 蔡-吴张量失效准则
    4.2 渐进失效分析方法
        4.2.1 SPS夹层板失效准则
        4.2.2 材料刚度退化模型
        4.2.3 结构最终失效判据
    4.3 ANSYS二次开发
    4.4 基于渐进失效的SPS夹层板动态后屈曲
        4.4.1 SPS夹层板的渐进失效过程
        4.4.2 SPS夹层板的动态后屈曲参数讨论
    4.5 本章总结
第5章 SPS舱口盖典型局部结构后屈曲分析
    5.1 SPS加筋夹层板后屈曲分析
        5.1.1 结构参数
        5.1.2 边界条件
        5.1.3 初始变形
        5.1.4 结果分析
    5.2 加筋夹层板与夹层板对比
    5.3 加筋板腹板参数讨论
        5.3.1 腹板厚度对极限强度的影响
        5.3.2 腹板高度对其极限强度的影响
    5.4 本章小结
第6章 SPS舱口盖屈曲及后屈曲
    6.1 SPS舱口盖的设计
        6.1.1 钢制舱口盖结构
        6.1.2 SPS舱口盖概念设计
    6.2 替代目标静强度分析
        6.2.1 边界条件与设计载荷
        6.2.2 有限元模型
        6.2.3 有限元分析
    6.3 SPS舱口盖静强度分析
    6.4 SPS舱口盖屈曲分析
        6.4.1 几何尺寸
        6.4.2 边界条件
        6.4.3 结果分析
        6.4.4 SPS舱口盖的优选方案
    6.5 SPS舱口盖后屈曲分析
        6.5.1 SPS舱口盖的渐进失效过程后屈曲分析
        6.5.2 SPS舱口盖在组合载荷作用下的动态后屈曲
    6.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]组合压载下金属折叠式夹层板的后屈曲极限强度分析[J]. 洪婷婷,田阿利,潘康华.  舰船科学技术. 2018(17)
[2]夹层板脱层对结构振动特性的影响分析[J]. 陈一鸣,田阿利,尹群,叶仁传.  舰船科学技术. 2016(13)
[3]船用夹层板系统水下防护性能数值仿真分析[J]. 刘昆,包杰,王自力,唐文勇.  船舶力学. 2015(08)
[4]夹层板系统压缩力学性能试验研究[J]. 田阿利,沈超明,徐超.  科学技术与工程. 2012(34)
[5]基于ANSYS环境的平面编织层合板拉伸破坏数值仿真[J]. 邹健,程小全,邵世纲,范金娟,张卫芳.  复合材料学报. 2007(06)

博士论文
[1]深海耐压结构型式及稳定性研究[D]. 王林.中国舰船研究院 2011

硕士论文
[1]中空钢夹层桥面板的设计开发与受力性能研究[D]. 肖林.西南交通大学 2017
[2]船用复合材料夹层板架极限强度分析[D]. 潘康华.江苏科技大学 2017
[3]钢箱梁斜拉桥正交异性夹层桥面板稳定性分析[D]. 詹朝敬.华南理工大学 2017
[4]钢—聚氨酯夹层桥面板弯曲和稳定性能研究[D]. 胡浩.华南理工大学 2015
[5]船用SPS结构抗冲击性能与破坏机理研究[D]. 叶仁传.江苏科技大学 2015
[6]聚氨酯—钢板夹层结构中芯材聚氨酯耐热性及老化性能研究[D]. 马荣尧.华南理工大学 2014
[7]钢夹层板的振动噪声特性研究[D]. 张祺.大连理工大学 2014
[8]SPS复合钢板承载极限及界面性能研究[D]. 陈晓杰.哈尔滨工程大学 2014
[9]SPS复合钢板屈曲分析及其优化设计[D]. 商磊.哈尔滨工程大学 2013
[10]钢—聚氨酯弹性体正交异性夹层板弯曲及稳定性能分析[D]. 刘文芳.华南理工大学 2012



本文编号：3602849