复合材料新型水下耐压壳及船舶结构特性研究

发布时间：2017-08-31 04:32

  本文关键词：复合材料新型水下耐压壳及船舶结构特性研究

  更多相关文章： 多平面柱壳 结构特性 抗屈曲能力 复合材料 船舶结构强度

【摘要】：复合材料是一种新型材料,由于较高的比强度、比刚度及优越的可设计性,一直在航空航天领域扮演着重要的角色。近年来随着复合材料制造技术的不断创新,加之海洋结构物发展的需要,工程上对复合材料海洋结构物越来越重视。本文针对一种新型水下耐压壳及船舶结构研究了复合材料铺层条件下的结构特性。首先基于理论分析及数值仿真计算,比较了新型水下耐压壳—多平面柱壳相对于圆柱壳、环肋圆柱壳的优势。根据其受到静水压力时的静力特性,指出其应力集中和轴向刚度不足缺陷的原因,并针对性从结构形式的角度提出加强方案,对比加强与不加强柱壳,发现多平面柱壳在改变结构形式或者增加加强结构之后其缺陷受到抑制优点会进一步加强。然后利用复合材料的特殊性,设计并制造了复合材料的多平面柱壳并实施轴压试验,对复合材料多平面柱壳的结构特性进行了分析总结,发现复合材料多平面柱壳仍然存在着尖点应力集中等缺陷,其结构失效与材料失效都是从平面交汇的尖点处开始。基于有限元软件对试验过程进行了仿真分析,仿真结果与试验结果有较好的吻合。进一步的,比较了不同材料铺层多平面柱壳抗屈曲特性的影响。结果表明,使用正交纤维布铺层时,铺层角度选为0°多平面柱壳具有最优的抗屈曲性能;壳体厚度对多平面柱壳抗屈曲性能影响最大,在壳体厚度不受限制时,使用具有较高抗弯刚度的泡沫夹芯材料都能使多平面柱壳的抗屈曲性能得到极大提高。最后结合相关规范,考虑了复合材料船舶结构强度的计算方法,对一条大型复合材料双体船进行了总纵强度的计算,给出了载荷计算方法与边界条件施加办法,计算结果与真实船舶响应情况接近。另外对一条高速复合材料游艇进行了抗砰击强度的计算,将波浪砰击载荷转化为静态载荷作用于游艇各个部位,并使用惯性释放作为游艇的边界条件,获得了较好的计算结果。
【关键词】：多平面柱壳 结构特性 抗屈曲能力 复合材料 船舶结构强度
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.4;U674.941
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文主要内容和章节安排14-16
• 2 多平面柱壳基本结构特性16-41
• 2.1 几何特征16-22
• 2.2 均布压力作用下的结构响应22-27
• 2.3 几何参量对结构特性的影响27-29
• 2.4 与圆柱壳和环肋圆柱壳屈曲特性的比较29-34
• 2.5 加强多平面柱壳结构特性34-39
• 2.6 本章小结39-41
• 3 复合材料多平面柱壳结构特性41-62
• 3.1 复合材料多平面柱壳静态轴压试验41-48
• 3.2 复合材料多平面柱壳仿真分析48-55
• 3.3 复合材料铺层对多平面柱壳屈曲性能55-61
• 3.4 本章小结61-62
• 4 复合材料船舶结构强度仿真计算分析62-76
• 4.1 大型复合材料全船结构强度计算62-71
• 4.2 高速复合材料小艇抗砰击强度的准静态计算71-75
• 4.3 本章小结75-76
• 5 全文总结与研究展望76-78
• 5.1 全文总结76-77
• 5.2 研究展望77-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84
• 附录 攻读学位期间发表的学术成果84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;船舶结构[J];航海;2005年04期

2 田野;王当利;;“船舶结构与设备”课程教学改革之探讨[J];中国水运(理论版);2007年06期

3 陶俊;刘虎;林安平;;“船舶结构与设备”教学优化的探讨[J];武汉船舶职业技术学院学报;2011年03期

4 张俊;;“船舶结构与设备”教学改革的思考[J];机械职业教育;2012年11期

5 张俊;;关于《船舶结构与设备》教学改革的几点思考[J];广州航海高等专科学校学报;2013年01期

6 刘贤贺;;计算机在船舶结构工程中的应用[J];科技视界;2013年17期

7 戴寅生 ,林焰;船舶结构图绘图技术[J];造船技术;1992年06期

8 戴寅生;林焰;;船舶结构图形设计与绘图[J];船舶工程;1993年02期

9 孙海虹,吴秀恒,杨永谦;船舶结构维护问题的可靠性方法[J];武汉交通科技大学学报;1997年05期

10 薛扬;推进苏北运河船舶结构的优化[J];中国水运;2002年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙先念;;复合材料胶接贴片技术在船舶结构中的应用[A];现代船舶机电维修技术（2005）[C];2005年

2 肖英龙;王国治;方媛媛;;某船舶结构声学设计技术探讨[A];第十四届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2013年

3 唐浩云;任慧龙;贾连徽;冯国庆;;船舶结构实时监测系统[A];2013年CAD/CAM学术交流会议论文集[C];2013年

4 康伯霖;唐桂红;;三十年前巴黎行——中国专家出席第七届ISSC大会侧记[A];2009年船舶结构力学学术会议暨中国船舶学术界进入ISSC30周年纪念会论文集[C];2009年

5 昝彬彬;孙丽萍;马刚;牛怀磊;;三明治板在船舶结构中的应用优势[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年

6 吴有生;司马灿;刘建湖;;船舶结构耦合动力学问题[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

7 吴有生;司马灿;刘建湖;;船舶结构耦合动力学问题[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年

8 严立;潘明阳;张会臣;张占平;于志伟;戎嘉隆;;船舶结构刚度对船体腐蚀特性影响的研究[A];中国航海学会海洋船舶驾驶专业委员会海浪与船舶航行安全及防抗台风经验研讨会论文集[C];1998年

9 杨和振;陈金峰;马宁;王德禹;;知识工程应用于船舶结构的优化设计研究[A];2011年CAD/CAM学术交流会议论文集[C];2011年

10 杨和振;陈金峰;马宁;蒋如宏;;知识工程应用于船舶结构的优化设计研究[A];2011年中国造船工程学会优秀论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 记者 赵慧;打造中国自己的船舶结构数据中心[N];中国船舶报;2012年

2 记者 桂雪琴;IMO酝酿新的船舶结构建议案[N];中国船舶报;2006年

3 通讯员 钟山;新元海轮无缺陷通过巴西DPC专项检查[N];中国远洋报;2007年

4 许强;加强原木检疫 御害虫于国门之外[N];江苏经济报;2003年

5 胡民达;上海船务首次修理LPG船[N];中国船舶报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 吴轶钢;零阶能量有限元方法及其在船舶结构声辐射中的应用研究[D];武汉理工大学;2008年

2 李凯;基于声强可视化的船舶结构声振能量特性研究[D];大连理工大学;2011年

3 冯国庆;船舶结构疲劳强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 边婷婷;基于仿生学的小型太阳能船舶结构的研究[D];集美大学;2016年

2 周维新;复合材料新型水下耐压壳及船舶结构特性研究[D];华中科技大学;2015年

3 彭诚洋;船舶结构在流—固冲击作用下的动力屈曲[D];哈尔滨工程大学;2005年

4 姜大正;环境激励下船舶结构模态分析实验与理论研究[D];大连理工大学;2009年

5 陈金峰;知识工程应用于船舶结构设计的研究[D];上海交通大学;2011年

6 邓波;船舶结构规范法设计软件开发[D];大连理工大学;2006年

7 王莉萍;船舶结构局部应力有限元分析比较研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

8 齐鸣;基于模式识别的船舶结构快速生成技术的研究[D];中国舰船研究院;2012年

9 周平;基于动态刚度阵法的船舶结构振动特性分析[D];大连理工大学;2006年

10 孙利;基于超单元和支持向量机技术的船舶结构理性设计方法研究[D];上海交通大学;2012年

，

本文编号：763478