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失效准则在船舶结构冲击破坏中的应用研究
| 论文题名： | 失效准则在船舶结构冲击破坏中的应用研究 |
| 关键词： | 船舶结构;靶板破坏;失效准则;塑性变形;有限元模型 |
| 摘要： | 船舶结构在冲击载荷下的动态破坏越来越受到设计者的关注。有限元仿真技术的快速发展使之成为了不可或缺的研究手段。如何建立合理的有限元模型，并采用合适的失效准则是仿真计算的基础。而关于失效准则在船舶结构冲击破坏方面的应用研究还较缺乏。故本文采用几种工程上应用较为广泛的金属延性失效准则，分别对双层壳结构碰撞、加筋板水下爆炸和靶板高速冲击三种典型的冲击破坏问题进行了仿真研究，讨论了失效准则的适用性。主要内容包括： .1对双层壳结构在楔型撞头撞击下的塑性变形进行了仿真分析，通过对比试验，对仿真模型和动态本构模型进行了验证。随后，针对双层壳结构撞击破坏，分析了GL、RTCL和JC三种失效准则的网格敏感性和适用性，发现：碰撞破坏区域应力三轴度在0.3-0.6之间，三种失效准则均能进行较好模拟，但RTCL和JC准则对网格敏感性更小。另外，撞击下应变率在102量级以下，应变率效应对结果影响较小。 2.分别对两种不同加筋形式的矩形板，进行了水下非接触爆炸仿真研究。首先，对仿真计算方法进行了探讨，确立了合适的有限元模型。然后，对第一种板架，通过对比仿真与试验中板架塑性变形验证了有限元模型的准确性。最后，对第二种板架进行了板架破坏分析，对比了GL、RTCL和JC三种失效准则在不同网格尺寸下板架的破坏特征。发现：是否考虑应力三轴度影响对结果影响较小。考虑应变率效应的JC准则对加筋板破坏的模拟结果有一定优势。 3.采用三维1/4对称模型对10mm和6mm的靶板高速冲击进行了仿真研究。结合文献中的试验数据，对文中建立的有限元模型进行了验证。然后，对Constant、RTCL、JC、Shear和BW五种失效准则进行了侵彻过程模拟，结果表明：考虑应力三轴度和应变率的失效准则计算结果更为准确。高速冲击破坏多为剪切破坏，Shear失效准则能较好模拟靶板破坏。 |
| 作者： | 徐小东 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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