球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性。为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用。研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高。本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考。     

深海载人潜水器耐压球壳极限强度研究

对现有的潜水器耐压壳的研究主要都围绕薄壳结构,而深海载人潜水器耐压球壳,已属于厚壳的范围.国际上还没有均匀外压下厚球壳的解析解,只有美国海军泰勒水池耐压球壳设计公式及俄罗斯相应的公式可以参考.因此本文基于有限元的分析方法,对大深度载人潜水器耐压球壳极限强度进行了研究.通过对有限元参数的比较,提出了一个合理的有限元分析模型,计算结果与实验数据相符,而泰勒水池公式及俄罗斯公式的误差较大.然后计算了一系列半径厚度比下的耐压球壳的极限强度,并研究了初挠度的影响.本文认为对于深海载人潜水器耐压球壳可以直接根据有限元计算确定其极限强度,泰勒水池公式和俄罗斯公式偏于保守;耐压球壳经过精加工,初挠度对于其极限强度的影响不大.为了实用起见,本文还给出了完善耐压球壳极限强度与经典值的比值曲线,以及初挠度效应曲线.     

球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性.为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用.研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高.本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考.     

潜艇耐压壳圈初挠度测量方法研究

在使用全站仪测量潜艇耐压壳圈初挠度的方法基础上,提出转站测量方法,使得在不同肋位测量的数据可转换到同一坐标系下,然后计算拟合平面和投影点,最后根据最小二乘原理得到各等分点的初挠度,该方法测量简单,精度较高。     

加筋球面壳稳定承载能力研究

球面壳加强筋通常有经向加筋和纬向加筋。不同的加筋形式、不同的加强筋截面形状等对舱壁结构的强度及稳定性有较大的影响。本文对2种不同加筋形式的局部和总体稳定性分别进行计算,计算结果显示球壳加筋可以提高球面壳的稳定承载能力。对于纬向加筋球壳,应主要考虑肋骨间壳板失稳问题,纬线加筋的数目不应过多,过多对肋骨间壳板稳定性的增加意义不大;对于经线加筋球壳,只要当肋骨数目很大时增加球壳的失稳载荷,因此设计加筋球壳时应首先考虑纬线加筋的形式。     

具有初始挠度的环肋圆柱壳在静水外压作用下的应力分析

本文讨论了壳板初挠度对环肋圆柱壳在静水外压作用下应力分布的影响,用理论分析的方法预报了有初挠度壳体中的应力。通过对涡型初挠度的讨论,建立了初挠度范围因子的概念,提出了具有普遍意义的初挠度数学模型,并且用线性小挠度理论对具有非轴对称初挠度的弹性环肋圆柱壳进行了求解,并与SAP-5计算结果进行了比较。理论分析结果表明,初挠度范围对壳体应力也有较大的影响,外凸和内凹初挠度对壳体应力的影响是不同的。因此,应该综合讨论初挠度幅值、范围以及凸凹形式对环肋圆柱壳壳体应力的影响。     

基于稳健最小二乘圆拟合的耐压壳体初挠度测量方法

针对耐压壳体初挠度计算过程中,由于人为误差造成测量值偏离,从而影响初挠度计算精度的问题,在利用标准偏差进行异常点自动判断的基础上,构建了基于最小二乘圆拟合的稳健初挠度计算方法。通过MATLAB将算法实现,代入工程实测数据,从初挠度计算的稳定性方面与最小二乘法进行对比,验证了算法的可行性和正确性。     

在静液压力作用下相交球壳与有加强圆形切口球壳的应力分析

本文给出了在静液压力作用下,相交球壳与有加强圆形切口球壳的应力计算方法。 对于相交球壳的应力计算,从球面扁壳方程出发,利用Thomson函数求得了球面扁壳方程的解,借助Thomson函数的多项式逼近式,给出了数值计算结果。 对于有孔球壳的应力计算,基于挠度函数ω=ω_o~β(-2)的近似简化假定,导出了球面扁壳方程的解。然后,再利用连接条件和球壳的变分方程式,确定解中的待定常数。与现有理论值及试验值的比较,结果令人满意。     

环肋圆柱壳结构的肋骨径向初挠度超差加强研究

针对环肋圆柱壳结构的肋骨径向初挠度超差加强方法,在理论分析的基础上,利用APDL参数化有限元方法模拟肋骨径向初挠度。通过系列计算和无量纲化对比分析,验证了《规范》中肋骨强度理论计算公式的准确性,并推导了肋骨超差加强面积计算公式。通过系列仿真计算校核舱段的失稳临界压力,计算结果表明,部分肋骨具有径向初挠度时按强度要求加强后,能满足舱段稳定性要求,不需从稳定性的角度考虑肋骨超差加强方案。     

基于传递矩阵法的2种过渡环形式球面舱壁结构强度分析

以2种过渡形式的球面舱壁作为研究对象,利用Riccati传递矩阵法对其结构强度进行计算并分析。研究了锥壳过渡球面舱壁中半锥角和球-环折角对结构强度的影响,建议优先选取较小的球-环折角;讨论了球壳及环壳半径对圆弧过渡球面舱壁的影响规律,认为在一定的球面舱壁长度下,存在特定球壳半径及相应的环壳半径使得应力状态最佳;比较了2种形式的球面舱壁结构,分析其结构强度差异。