轻型复合材料上层建筑与钢质船体连接结构设计分析

发布时间：2024-06-01 09:55

　　[目的]设计可靠、有效的复合材料上层建筑与钢质主船体连接结构是复合材料上层建筑在舰船上应用面临的难点之一。[方法]综合考虑各种连接结构的优、缺点,采用"π"型双螺栓、双剪切连接形式设计复合材料与钢连接结构。提取上层建筑与主船体连接位置在浪花飞溅冲击载荷作用下的垂向反力及弯矩作为设计载荷,利用有限元软件ANSYS校核2种工况下的强度。[结果]计算结果表明,各项需要考核的应力指标均小于材料的极限应力,并且保留了一定的安全裕度,所设计的连接结构较为合理、可靠。[结论]在2种设计工况的强度校核中,泡沫芯材剪切应力的安全裕度最小;对于芯材较厚的夹芯板,泡沫芯材的剪切应力是薄弱环节,故在设计复合材料夹芯板连接结构时,应重点关注芯材的剪切问题。

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【部分图文】：

图1单剪连接结构变形示意图

由于单剪连接结构本身不对称，如图1(a）所示，在拉、压作用下会产生偏心弯矩，如图1(b）所示，相对于对称的双剪结构，其连接强度明显要低，因此对于复合材料与钢的螺栓连接结构设计，本文推荐使用双剪结构的连接形式。螺栓连接结构的连接形式将直接影响螺栓连接的强度。国内、外现有复合材料与金....

图2复合材料与金属连接结构的设计构型

“L”型连接（图2(a））可用在上层建筑的围壁上。其优点是：无需布置连接钢板，减重效果好，同时螺栓未显露在空气中，气动外形较好，因此获得的雷达散射面最小，在隐身性能上具有优势。缺点是：螺栓布置在结构下方，需要在甲板上开孔，将导致出现应力集中现象，破坏甲板的连续性，并且甲板的边板位....

图2复合材料与金属连接结构的设计构型

图2复合材料与金属连接结构的设计构型“π”型连接（图2(b））同样多用于上层建筑的围壁底端，复合材料夹芯板内、外两侧布置连接钢板。其优点是：从结构安全的角度来说此种连接形式最为可靠，同时可以传递较大的载荷。当上层建筑侧壁受到较大的面外压力时，可以在内侧连接钢板上额外焊接加强肘板....

图3复合材料与钢的“π”型连接结构设计模型示意图

由于复合材料上层建筑与钢质主船体连接结构设计的相关技术尚不成熟，为了得到更加安全、可靠的设计方案，同时易于在工艺上实现，结合复合材料上层建筑的受力特点，本文选用“π”型连接作为复合材料上层建筑围壁与钢质主船体之间连接结构的基本形式。参考复合材料夹芯板在舰船上的一些应用情况，夹芯板....

本文编号：3985722