局部损伤环肋圆柱壳的强度分析和加强方案

潜艇在服役过程中,可能会因碰撞、搁浅、爆炸等事故,使耐压壳体出现局部损伤。对损伤部位进行合理加强,保证加强后潜艇依然可以下潜到设计深度,对于维持潜艇的战斗力有重要意义。本文以局部损伤潜艇耐压壳体为研究对象,对局部损伤后的强度进行数值计算,并提出加强方案。结果表明,带有局部损伤的环肋圆柱壳与完好状态下环肋圆柱壳相比,最大应力提高;采用加强筋进行局部加强后,壳体的应力指标满足要求。本文提出的加强方案可以在工程中应用。     

环肋圆柱壳稳定特性研究

本文全面阐述了环肋圆柱壳的稳定特性，从解析法、有限元法、模型实验三个不同角度论证了环肋圆柱壳稳定异常特性的客观存在，指出了α1低于2．0，γ大于0．7的潜艇耐压圆柱壳结构有时也会出现异常特性，给出了环助圆柱壳总稳定、壳板稳定理论临界压力的计算方法。     

关于环肋圆柱壳稳定特性的新概念

本文全面阐述了环肋圆柱壳稳定特性的新概念，从解析法、有限元法、模型实验三个不同角度论证了环肋圆柱壳稳定新特性的客观存在，指出了α１低于２．０，γ大于０．７的潜艇耐压圆柱壳结构有时也会出现新特性，给出了环肋圆柱壳总稳定、壳板稳定理论临界压力的新算法。     

肋距对环肋圆柱壳壳板稳定性的影响

为研究环肋圆柱壳壳板稳定性的有关性质,对其失稳临界压力进行曲线绘制。在潜艇耐压船体相关参数范围内,环肋圆柱壳壳板失稳时,纵向失稳半波数m=1,周向失稳整波数n〉10。壳板失稳临界压力随肋距的缩小而增大,当仅受轴向外压力时,壳板失稳临界压力不随肋距的变化而改变。根据潜艇耐压船体相关参数范围,计算环肋圆柱壳总体失稳临界压力和壳板失稳临界压力的取值范围。在设计中,应使总体失稳临界压力等于或略大于壳板失稳临界压力。     

环肋圆柱壳应力计算的新方法探索

基于对目前环肋圆柱壳应力计算方法缺陷的认识,文中引入了加强棱柱壳体法,推导出环肋圆柱壳静力微分方程,通过将位移以傅立叶级数的形式展开,求出了环肋圆柱壳的位移解,进而得到环肋圆柱壳的应力解。通过算例计算表明,除环肋圆柱壳内表面纵向应力和肋骨周向应力外,用该方法的计算结果与传统方法的计算结果和有限元法结果都相接近,并且纵向应力与周向应力由外到里的变化规律与传统方法也相同。     

环向П型加肋圆柱壳结构研究

环向П型加肋圆柱壳结构是潜艇ＡＩＰ系统中解决液氧存放的一种可选途径。本文利用有限元法对这种结构的强度和稳定性进行研究,指出了该结构与普通环肋圆柱壳的不同特征。     

环肋圆柱壳总稳定性探讨

本文导出了带有肋骨抗压刚度项的环肋圆柱壳总稳定性方程式.提出α1＞α1(·)是出现m≠1失稳形态并取得最小临界压力的条件.绘出α1(·)曲线,可供工程设计使用.强调必须进行试验研究,以确定m≠1总体失稳时,几何非线性与物理非线性修正方法.     

环肋圆柱壳应力分析新方法

探讨求解简支环肋圆柱壳在多种载荷形式作用下的应力分布，提出一种适用性较广的环肋圆柱壳应力分析新方法；该方法中方程的解是通过将壳体的位移和载荷展开为双重Ｆｏｕｒｉｅｒ级数而得到的，并从工程计算的角度考虑了环肋的影响；实例计算表明，该方法具有较好的精度，适合于一般的工程计算，该方法还可推广到不同的边界条件，具有一定的理论和实用价值。     

环肋圆柱壳肋骨侧向稳定性加强措施研究

根据肋骨侧向失稳的特点,通过对四种加强措施的分析比较,论证了加强形式对改善肋骨侧向稳定性的有效性,并用理论方法计算了有效约束在周向布置的数量,最后指出周向设置适当数量的整肋距肘板可有效改善肋骨的侧向稳定性.     

肋骨对环肋圆柱壳壳板稳定性影响的初步研究

用有限元法初步研究了肋骨大小对环肋圆柱壳壳板稳定性的影响,导出了考虑肋骨尺寸影响的壳板稳定必的修正公式,给出了修正系数Ｋ的变化曲线,修正后的近似解析法理论临界压力与有限元稳定分析结构基本吻合。     

The effect of frame torsion on the local stability of a ring-stiffened cylindrical shell

In the previous research, the effect of the frame torsion on the local stability of a ring-stiffened cylindrical shell, which was proved to be significant, was usually omitted. In this paper this effect under the action of static water pressure is studied. The frame torsional strain energy is calculated by consulting the method used in the research on the stability of a stiffened rectangular plate. With this item of energy being introduced into the total potential energy of the structure, a new stability formula for calculating the critical pressure for the local buckling of the ring-stiffened cylindrical shell is obtained by Ritz method. This new formula can be regarded as a revision of the famous Mises‘ formula. The calculation of the example shows that the critical pressure given by this formula is closer to the model test data than that given by Mises‘ formula.     

纵骨对环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的影响

肋间壳板失稳是潜艇耐压壳体失稳的重要形式之一,加设纵骨是提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的有效方法.通过理论计算,得出以下结论:加设纵骨可以提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性,且α值越大,效果越明显;加设纵骨后的环肋圆柱壳在肋间壳板失稳时,纵向失稳半波数等于l,周向失稳波数大于10,且纵骨尺寸越大,周向失稳波数越大;失稳临界压力随肋距的减小而增大,随纵骨尺寸的增加而增大.     

静水压力作用下环肋圆柱壳自由振动基频的数值拟合公式

圆柱壳是航空、宇航飞行器和海洋工程中大量采用的结构形式,它的动态特性一直受到广泛的研究.本文基于Flugge经典壳体理论和正交各向异性方法,求解了静水压力作用下薄膜简支边界环肋圆柱壳的自由振动基频,给出了基频的最低包络面.采用序列二次规划方法(SQP),对基频进行数值拟合,给出了回归公式及其误差分布,大部分拟合点的相对误差都在±10%以内.本文提出的公式具有较高的精度,可为实际设计提供参考.     

焊接残余变形对深海耐压环肋圆柱壳稳定性的影响

焊接残余变形对深海耐压环肋圆柱壳结构的稳定性是否有影响是个非常值得关注的问题.文章对深海耐压环肋圆柱壳结构的焊接残余变形和残余应力进行了分析,并进行了相关试验数据验证.由于耐压结构壳体和肋骨的焊接残余应力相对偏小,然后着重研究残余变形对深海耐压环肋圆柱壳结构的稳定性和极限承载能力的影响.结果表明:焊接残余变形对耐压舱段结构的稳定性和极限承载能力影响不大;叠加有初始焊接变形的结构肋骨失稳波形较少;计算结果更偏于工程实际.     

Stability characteristics of ring-stiffened cylindrical shells under different longitudinal and transverse external pressures

Because ring-stiffened cylindrical shell structures have many merits, they are widely used in many areas. However, as the strength of steel increase continuously, ensuring of the structure stability is becoming more and more important. Therefore, it is necessary to carry on a more particular analysis. Based on the understanding and analysis of the characteristics of stability for a ring-stiffened cylindrical shell under uniform external pressure and under external single pressure, the characteristics under different cross uniform external pressures are analyzed, and the regularity of it is also gotten. The curve of stability given various geometrical parameters under different cross uniform external pressures is protracted by the analysis of the theory. The conclusion not only improves the theory structural mechanics, it also was important effects on engineering calculation and design.     

环肋圆柱壳应力分析的一种新方法

本文将环肋圆柱壳分解为肋骨腹板、肋骨翼板和圆柱壳三个部分进行联立求解,获得环肋圆柱壳应力计算的一个比较精确的方法.通过实例计算并与规范中的计算方法[2]比较,可以观察到肋骨偏心对圆柱壳板和肋骨应力的影响,尤其是内、外肋骨布置方式引起的应力差异.对于大尺寸的内肋骨应力计算,规范方法可能会出现较大的不安全误差,应采用本文提出的新方法.     

基于双模量理论的高强度钢环肋圆柱壳 总体稳定性塑性修正方法

文章基于矩形截面压杆的双模量理论和高强度钢的材料弹塑性本构关系,建立了环肋圆柱壳结构总体稳定性塑性修正曲线及修正方法,结果表明,模型的计算结果与静水外压试验测得的塑性失稳压力值及有限元结果符合情况较好,压杆双模量理论模型虽然和环肋圆柱壳实际结构存在差异,但由此得到的塑性修正方法仍具有较好的工程精度,在应用于高强度钢环肋圆柱壳总体稳定性计算时适应性好,且形式简单,便于运用。     

环肋圆柱壳结构焊接残余应力和变形的数值模拟

旨在评估环形加筋圆柱壳的复杂焊接残余应力及其对结构振动特性的影响等。

首先,采用二氧化碳气保焊实现环形加筋圆柱壳的焊接,使用非破坏性的X（XRD）测量关键区域焊接后以及退火热处理后的焊接纵向残余应力。其次,通过高效的热−弹−塑性有限元计算,分析焊接过程中的温度场和残余应力,并研究移动体热源和固定热源模型对焊接模拟结果的影响。最后,在自由状态下测试环形加筋圆柱壳焊接后以及退火热处理后的结构振动特性,并通过有限元法预测结构振动模态及其固有频率。

基于试验测量、焊接热−弹−塑性以及结构模态有限元计算,得到了环形加筋圆柱壳热处理前后的残余应力和振动特性。

固定热源模型可以高效地预测环形加筋圆柱壳的热力学响应,预测的焊接残余应力与测量结果基本一致;退火热处理工艺可以有效消除焊接残余拉应力,且焊接残余应力对环形加筋圆柱壳的振动特性影响甚微。

     

基于神经网络和粒子群算法的环肋圆柱壳优化设计

对于潜艇外壳等外压容器来说,满足稳定性要求至关重要。本文利用Matlab编写改进粒子群算法优化程序,利用 Ansys的 Apdl语言完成了环肋圆柱壳的参数化建模,以圆柱壳厚度、肋骨尺寸和肋距作为离散设计变量,以稳定性要求作为约束条件,构造了合适的惩罚函数,以质量最轻作为设计目标,实现了基于 BP神经网络和粒子群算法的环肋圆柱壳优化设计。在优化过程中,首先采用拉丁超立方体抽样完成了样本点的选取,然后对样本点进行有限元分析,根据有限元分析结果构建 BP神经网络代理模型,并探讨了样本点数量对代理模型预测精度的影响,最后采用改进粒子群算法对代理模型进行优化。优化结果表明,对于需要考虑离散变量和复杂非线性约束的结构优化问题,采用 BP神经网络和粒子群算法联合优化的方法能够节省大量计算时间,并达到理想的优化效果。     

缩减弹性模量有限元法计算加肋轴对称组合壳的极限载荷

将缩减弹性模量的思想融入基于轴对称壳单元的有限元分析,建立缩减弹性模量有限元法,计算加肋轴对称组合壳的极限载荷。建立壳单元弹性状态、局部屈服状态和截面屈服状态的判断条件;提出弹性模量调整策略和组合壳极限状态的判断方法,实现对加肋轴对称组合壳的塑性极限分析。编制了计算程序,算例表明该方法计算时间省,计算精度较高。