箱型梁结构提高舰船抗舱内爆炸可靠性水平的研究

发布时间：2017-08-08 01:21

  本文关键词：箱型梁结构提高舰船抗舱内爆炸可靠性水平的研究

  更多相关文章： 不确定性分析 纵向箱型梁结构 舱内爆炸 剩余极限强度 超出概率

【摘要】：本文针对舱室内部爆炸载荷下箱型梁结构提升舰船结构可靠性水平的作用展开不确定性分析，从爆炸结构毁伤和剩余极限强度等方面，比较分析设置箱型梁结构舰船和普通结构舰船的超出概率的差异，归纳出箱型梁结构对舰船抗爆可靠性的提升效果和作用机理。 本文不确定性分析基于Monte Carlo思想，采用正态分布和最大熵法相结合的方法对结果进行统计分析。对样本工况进行独立重复的数值模拟，舱内爆炸载荷下结构响应的数值模拟采用MSC.Dytran进行，爆炸毁伤后的结构剩余极限强度采用非线性有限元法计算，借助Abaqus CAE实现。在研究过程中，本文对所涉及的理论、方法和流程进行详细介绍，对结果进行分析对比，得出如下结论： 1.箱型梁结构可以有效限制强力甲板结构在舱内爆炸载荷下发生横向和纵向大变形的概率，但对限制炸点正上方产生破口概率的作用并不明显； 2.箱型梁结构可以显著提高舱内爆炸毁伤后舰船保持较高剩余极限承载能力的概率，从而保证毁伤舰船在恶劣海况中能够以较大的概率生还； 3.箱型梁结构提高舰船剩余可靠性的作用机理可以总结为两个方面。一方面，箱型梁结构可以有效限制强力甲板产生大变形的概率，使作为主要中垂承力构件的强力甲板以较大的概率保持其完整性，发挥更大的承载效果；另一方面，，箱型梁结构本身在后续加载过程中可以贡献一部分刚度并为强力甲板提供强的边界约束，从而提升结构承载能力。 4.本文所建立的舰船抗爆不确定性分析框架从概率角度论证箱型梁结构提升舰船抗舱内爆炸能力的作用，得到与确定性分析相接近的结论，这证明该框架是合理、可行的，在进一步优化之后，可以用于舰船抗爆可靠性分析。
【关键词】：不确定性分析 纵向箱型梁结构 舱内爆炸 剩余极限强度 超出概率
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.70
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 爆炸载荷作用下船体结构响应研究14-15
• 1.2.2 船体结构极限强度研究15-16
• 1.2.3 结构不确定性分析方法研究16-19
• 1.2.4 冲击载荷作用下舰船结构可靠性研究19
• 1.3 本文主要研究内容19-21
• 第二章 爆炸载荷作用下舰船结构响应数值模拟21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 空中爆炸冲击波的形成与传播21-28
• 2.2.1 空气冲击波流体动力学方程22-24
• 2.2.2 空中爆炸冲击波的参数和描述24-27
• 2.2.3 结构物对冲击波的反射作用27-28
• 2.3 基于 MSC.Dytran 的爆炸结构响应仿真28-32
• 2.3.1 MSC.Dytran 基本理论及求解方法28-29
• 2.3.2 求解器的选取29-31
• 2.3.3 MSC.Dytran 流固耦合算法31-32
• 2.3.4 舱室内部爆炸模拟思路32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 剩余极限强度的定义和计算方法33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 剩余极限强度的定义33-34
• 3.3 极限强度非线性有限元法计算34-38
• 3.3.1 非线性有限元方法介绍34-36
• 3.3.2 非线性有限元方法选择36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 舱内爆炸载荷下结构可靠性评估方法39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 问题描述39-40
• 4.3 不确定性分析流程40-41
• 4.4 Monte Carlo 方法41-45
• 4.4.1 Monte Carlo 方法的发展历史41-42
• 4.4.2 Monte Carlo 方法的基本原理42-44
• 4.4.3 Monte Carlo 方法的收敛性和误差44-45
• 4.5 D 检验法45-46
• 4.6 最大熵法46-50
• 4.6.1 信息熵的概念46-47
• 4.6.2 最大熵原理47
• 4.6.3 最大熵法的实现47-50
• 4.7 本章小结50-52
• 第五章 箱型梁结构抗舱内爆炸毁伤可靠性分析52-75
• 5.1 引言52-53
• 5.2 问题描述53-55
• 5.3 随机变量的选取和生成55-57
• 5.3.1 舱内爆炸不确定性的界定55
• 5.3.2 随机变量的选取和描述55-56
• 5.3.3 随机变量的生成56-57
• 5.4 数值方法和有限元模型57-62
• 5.4.1 舱段有限元模型建立57-59
• 5.4.2 材料模型和参数选取59-61
• 5.4.3 耦合面划分61-62
• 5.5 数值模拟结果62-67
• 5.5.1 典型工况下的结构响应数据62-65
• 5.5.2 结构响应数据提取65-67
• 5.6 结果统计分析67-73
• 5.6.1 结构在测点 1 的等效塑性应变67-70
• 5.6.2 结构在测点 2 的变形70-71
• 5.6.3 结构在测点 3 的变形71-73
• 5.7 结果讨论73
• 5.8 本章小结73-75
• 第六章 箱型梁结构提高舱内爆炸毁伤舰船剩余可靠性分析75-93
• 6.1 引言75-76
• 6.2 剩余极限强度数值计算76-78
• 6.2.1 数值模拟流程76-78
• 6.2.2 材料模型和参数选取78
• 6.3 数值模拟结果78-85
• 6.3.1 典型工况下的剩余极限强度78-84
• 6.3.2 结果数据提取84-85
• 6.4 结果统计分析85-90
• 6.4.1 剩余极限弯矩值85-87
• 6.4.2 结构塑性变形能87-90
• 6.5 结果讨论90-91
• 6.6 本章小结91-93
• 第七章 结束语93-96
• 7.1 主要工作与创新点93-94
• 7.2 后续研究工作94-96
• 参考文献96-102
• 致谢102-103
• 攻读硕士期间已发表或录用的论文103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：637637