内外肋骨径向初挠度对环肋圆柱壳结构强度的影响分析

利用APDL参数化有限元方法模拟肋骨径向初挠度的各种缺陷形式及分布,通过系列计算和无量纲化对比,研究内、外肋骨局部内凹、外凸和整体椭圆度对圆柱壳结构强度和稳定性的具体影响特征,可为结构超差加强提供有用的参考依据和合理化建议。跨端壳板内表面纵向应力σ1对肋骨局部凹凸度十分敏感,局部外凸对σ1很不利。局部外凸对内肋骨面板不利,内凹对外肋骨面板不利;外肋骨局部外凸使腹板、面板应力减小,是有利的。0.25 R%整体椭圆度对径向变形影响很大,对结构应力影响很小。     

内置式框架肋骨加强的长舱段舱段失稳临界压力理论计算方法研究

文章针对内置式框架肋骨加强的长舱段,推导了框架肋骨临界刚度的理论计算公式,给出了舱段框架肋骨临界刚度的计算方法;通过 ANSYS 有限元软件,比较分析了舱段失稳临界压力理论公式计算结果与有限元计算结果之间的误差,指出现行舱段失稳临界压力理论计算公式存在一定的适用范围;以舱段失稳压力有限元结果为修正基准值,引入修正系数 k 修正理论计算公式,以提高理论计算结果的准确性。     

内肋骨长舱段塑性总体稳定性计算方法研究

同时考虑肋骨偏心影响及高强度钢的弹塑性本构关系,利用Ritz法对内置环肋加强且含舯部特大肋骨的圆柱壳长舱段结构在静水外压下的塑性稳定性计算方法进行研究,分别基于J2流动理论和形变理论建立了结构小挠度塑性失稳临界压力的迭代计算方法,并在编程中优化了算法,针对长径比为3.1的高强度钢长舱段结构模型进行了有限元对比计算.结果表明,本文方法给出的长舱段结构塑性总体失稳临界压力与数值计算结果符合较好,可为舱段塑性总体稳定性设计计算提供一种新方法.     

潜艇长舱段结构强度和稳定性研究

本文在消化吸收国内外潜艇长舱段结构强度和稳定性研究方法的基础上,总结出长舱段的总体失稳波形和计算方法,在此基础上应用有限元方法对长舱段结构强度和总体稳定性进行数值分析研究,揭示了长舱段结构的力学特性、结构强度和稳定性分布规律等。文中还根据总体失稳压力-框架肋骨惯性矩变化关系曲线搜索框架肋骨最优截面刚度参数,为框架肋骨结构参数选取提供技术参考。     

耐压壳体局部腐蚀稳定性计算方法

文章提出了可以计及局部腐蚀损伤影响的等效层合单元方法,建立了局部腐蚀等效弹性模量计算公式,针对耐压壳体局部腐蚀深度、腐蚀强度、腐蚀范围和初挠度进行了系列稳定性数值计算,通过计算结果的对比分析提出了将局部腐蚀等效为附加多波挠度的稳定性近似计算方法,给出了附加挠度幅值的计算公式,可用于耐压壳体局部腐蚀的稳定性分析。     

基于Abaqus的环肋圆柱壳长舱段稳定性分析与结构优化

采用大型非线性有限元软件Abaqus分析了环肋圆柱壳长舱段的稳定性规律,对于环肋圆柱壳长舱段,随着舱段长度的增加,其稳定性的数值仿真解与解析解差别逐渐增大,有限元计算结果能够更加合理准确地反映其稳定性状况.现行规范对于环肋圆柱壳长舱段稳定性的求解适用性有所下降,应该考虑对理论公式进行修正.针对某种典型的环肋圆柱壳长舱段,分别采用一根和两根框架肋骨的方案进行结构优化以提高其总体稳定性,结果表明,一根框架肋骨的优化方案重量较轻,稳定性指标更加接近规范的容许值,两根框架肋骨则比较节省舱内空间.综合考虑,一根框架肋骨的方案更加合理.     

潜艇肋骨初挠度计算研究

针对潜艇肋骨初挠度计算时遇到的一些问题,对规范规定的潜艇肋骨初挠度的计算进行分析研究,指出该计算方法必须满足的一些前提条件,提出更直接的初挠度换算方法。通过对算例的比较得到了两种计算方法的误差范围。针对某些对可拆板板缝区测点的初挠度换算的错误算法,提出对可拆板板缝区测点的初挠度计算的两种计算方法。     

宽扁型环肋骨圆柱壳强度和稳定性分析

本文研究一种特殊的肋骨结构形式—宽扁型环肋骨加强圆柱壳结构,采用Ansys软件对其强度和稳定性进行计算分析,并与规范计算值进行比较。研究结果表明,若采用体单元模拟宽扁型环肋骨加强圆柱壳,其强度和稳定性的计算会更加精确,且规范中强度和稳定性计算公式不再适用于这种特殊结构形式。最后分析了加筋尺寸及布置方案对结构极限承载能力的影响,为宽扁型加筋圆柱壳的设计提供参考。     

框架肋骨对环肋圆柱壳长舱段失稳临界压力影响研究

运用有限元仿真技术,对框架肋骨位置以及刚度变化对长舱段舱段失稳临界压力影响进行了研究,并将数值仿真结果与理论计算结果进行了对比。结果表明,单根框架肋骨位于舱段正中时,对舱段的支撑作用最强;两根框架肋骨分别位于舱段1/3处时,对舱段的支撑作用最强;框架肋骨刚度的改变,不仅会改变舱段失稳临界压力的大小,同时引起舱段破坏形态的变化。     

基于灵敏度分析的环肋圆柱壳结构优化

针对环肋圆柱壳结构强度和稳定性(包含肋骨侧向稳定性),引入新的灵敏度计算方法,开展了几何参数的灵敏度分析,获取了主要影响参数;给出了考虑肋骨侧向稳定性后的材料利用率计算公式后,在结构满足强度和稳定性要求的条件下,以重量最轻、材料利用率最高为优化目标建立了优化数学模型。采用多目标遗传算法对结构在考虑肋骨侧向稳定性后进行了优化。结果表明,这种灵敏度计算方法具有良好的可靠性,基于灵敏度分析的结构优化的方案具有显著的可行性、高效性。     

基于结构增抗技术的高腹板环肋双层圆柱壳声振设计研究

针对水下航行体降低线谱的要求,基于结构增抗技术进行环肋双层圆柱壳结构设计.从提高舱段结构针对线谱频率的机械阻抗入手,引入圆柱壳的圆截面内运动假设,运用Donnell壳体理论推导了有限长环肋圆柱壳振动声辐射的径向模态总阻抗;分析了环肋径向模态机械阻抗的变化规律,提出了一种高腹板环肋双层壳结构;并对该新型结构进行了声振特性分析,与从强度角度出发的常规双层壳结构的声学性能进行了比较.结果表明,增大肋骨的径向机械阻抗可提高舱段总的模态机械阻抗;增加环肋的截面积和惯性矩可以增大环肋的径向机械阻抗;高腹板环肋双层壳具有提高舱段整体的模态机械阻抗,能显著降低低频噪声线谱的优点.     

潜艇耐压液舱区耐压船体计算方法的探讨

本文采用大曲率梁和弹性基础梁理论，建立舷间耐压液舱区域时辰主船体的微分方程，并求解出其挠度表达式，由此得到耐压船体的强度计算公式，通过数值计算表明结果的正确性。     

肋骨布置方式对圆柱壳结构强度的影响

环形肋骨加强的圆柱壳结构是潜艇舱段结构的主体.文章将圆柱形壳板简化为轴对称的二节点单元,将肋骨简化为一节点单元,利用弹性壳体理论分别建立这两类单元的刚度阵与载荷阵,建立了求解静水压力下环肋圆柱壳结构强度的解析单元法(AEM).利用该方法对采用内、外两种不同的加强方式进行了对比分析.研究表明,肋骨布置方式对结构强度具有较大的影响.文中建立的AEM法也可以推广到各种轴对称压力作用下的肋骨加强回转壳强度分析.     

环肋圆柱壳局部损伤后的承载能力及其加强方案研究

采用线弹性和弹塑性有限元方法,对环肋圆柱壳壳板局部凹陷后的强度和稳定性及其加强方案进行研究。结果表明:采用扁钢局部加强可有效降低壳板表面纵向应力和肋骨应力;增大环向加强筋尺寸比增大纵向加强筋尺寸对降低应力值效果更明显,且加强筋端部采用外伸削斜方式效果最好;壳板局部凹陷会改变舱段结构的弹性屈曲模态,使舱段的稳定性略有降低,但对肋间壳板失稳压力影响较小;采用加强筋加强后,可使舱段的稳定性略有提高。     

扁平及圆柱形耐压舱段结构的边界效应研究

本文主要研究椭圆形、圆形横截面的扁平壳及圆柱壳耐压舱段结构的边界效应,在工程实际范围内选取椭圆柱壳的长、短轴比例参数,基于理论分析和有限元参数化计算得到无量纲的应力系数等结果,分析了端部固支边界导致的长、短轴端部弯曲应力、中面应力波动的纵向影响范围和周向特征,以及扁平舱段中部典型跨的稳定应力随舱段长度的变化情况,并与环肋圆柱壳舱段结构的边界效应进行了规律对比,同时还分析了相邻椭圆形环肋骨对扁平耐压舱段端部壳板的加强效果.     

挖泥船破损强度分析研究

对单长泥舱布置的挖泥船进行舱段破损强度分析。应用传统理论方法对船舶破损后的载荷进行计算,根据CCS的《钢质海船入级与建造规范》(2004)计算船舶两种工况的弯矩剪力,通过建立船舶舱段非线性有限元模型,计算舱段的极限强度。对以上三种计算结果进行比较分析,得出相关结论。     

潜器耐压液舱结构有限元分析

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据。     

耐压液舱结构强度与稳定性

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据.     

深海逃逸舱耐压球壳结构形状测量及拟合方法

对逃逸舱模型耐压球壳结构的径向初挠度和板厚分布进行测量,推导球面形状拟合算法并编制了Matlab拟合程序,基于激光跟踪仪测得的球壳外表面各点笛卡尔三维直角坐标数据拟合了球面半径、球心位置,计算各点的径向初挠度,并结合各点的测厚数据确定球壳的初始几何形状。利用Matlab绘制球壳初挠度和厚度的彩色分布云图,采用半球模压成型的球壳一般半球顶部区域壳板减薄较多,而赤道附近增厚明显,测点的径向初挠度数据大致服从正态分布规律。     

观光潜水器载人舱大开口结构强度分析

文章分别采用规范计算和有限元分析对23客位观光潜水器载人舱大开口结构强度进行分析,并设计2种大开口结构加强形式。计算结果显示,文章设计的载人舱结构满足规范对强度和稳定性的要求,且设计的2种结构加强形式均能满足强度要求。文章计算结果可为大开口耐压罐体结构的优化设计提供参考。