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弹性边界对船体板格塑性动力响应影响研究
| 论文题名： | 弹性边界对船体板格塑性动力响应影响研究 |
| 关键词： | 船体板格;抗冲击;刚度矩阵;耦合边界 |
| 摘要： | 在简单结构如板架进行实验时，边界条件大都选为刚固和简支等常规边界。这与利用舱段模型的水下爆炸实验结果相比，板架上板格的损伤要明显严重。人们对于船体运动和板格周围结构对板格抗冲击产生的影响关注还较少，然而计算表明，这两个因素都可归结为边界因素且对板格损伤的影响十分明显。为此，本文总结归纳影响外板损伤的边界影响因素及其影响规律，据此提出采用简化模型的方法来进行板格损伤的粗略计算，最后以动态子结构法思想为基础构建计及板格塑性阶段动力响应的精细计算方法，并着重考虑了周围连接结构在刚度和质量变化时对考核区域的综合影响，具体如下。 第一，采用有限元法进行板格局部强度的边界影响分析。采用边界约束的板格模型与原船模型对比进行船体运动的影响分析；建立舱段的有限元模型、并设置舱壁处约束和自由的边界条件，与原船结果对比，目的是考察船体梁的整体运动对外板局部板格的影响并得到不同舱长的影响规律，最后绘制爆距、舱长变化对损伤结果的影响曲线。 第二，根据模态理论建立边界运动的板格简化计算模型。基于入射波能量来描述特定工况下水面结构的运动特性，得到结构的整体速度；根据能量守恒原则得到了整体模型关于单自由度的有效模态质量和有效模态刚度，通过逐渐增加振型阶数的方式，确定了结构振型的有效参与度。 第三，以动态子结构法思路为基础建立板格的弹塑性求解方法。利用固定界面模态综合法建立三个子结构的数值计算模型，包括模态缩聚的弹性子结构和可用于塑性求解的完全几何信息子结构；采用增量形式的 Newmark-?法为计算工具，验证弹性结构的计算，对于塑性应变和应力采用有限变形理论求解，在进入塑性计算后进行刚度矩阵的更新，在迭代步收敛后完成本计算方法的验证。 第四，进行周围结构改变对塑性区板格的动响应影响分析。通过塑性区单元应力的变化类比相邻子结构的刚度和质量变化对耦合边界的影响程度，然后分析了塑性区单元应力响应随相连子结构质量和刚度的大小以及单元响应位置的变化规律，得到了分析了质量和刚度对结构速度和振动特性的影响；最后针对结构外板局部损伤对整体结构振型的影响，分析了位置、大小和方向的综合影响。 |
| 作者： | 孙登成 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郭君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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