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原文传递船舶轻量化连接结构设计研究

论文题名：	船舶轻量化连接结构设计研究
关键词：	舰船轻量化;连接结构;有限元仿真;复合材料;力学性能
摘要：	复合材料因具有高比强、高比模及可设计性等特点，工程结构中大量采用复合材料用于减轻结构重量，这已成为衡量结构物先进性的重要标志之一。复合材料胶接连接是轻量化复合材料结构设计的一个重要环节，同时也是影响复合材料结构应用的一个重要因素。由于复合材料的特殊性，其连接强度影响因素多，破坏模式复杂。探索研究船用轻量化连接结构的设计分析方法及其强度特性、响应参数以及具体的成型工艺等具有重要的工程意义和实用价值。本文对复合材料轻量化连接结构的研究工作主要分为以下五个部分：　　第一章，介绍了课题背景以及研究的目的意义，归纳了复合材料在船舶领域的应用研究现状，系统分析了胶接连接的技术特征和研究方法的演进历程，得出应力分析、强度分析以及损伤分析等是研究复合材料连接结构的性能特征重要方法，对其优化设计具有重要的指导意义。　　第二章，研究经典的强度判据和退化模型，有针对性的选用失效判据和退化准则，设计轻量化胶接结构的计算分析流程，编写APDL语言代码，应用Newton-Raphson迭代法以进行应力、失效分析和强度预报。　　第三章，研究玻璃纤维层合板单搭接胶接结构的力学特征。借助试验测试与有限元方法对复合材料之间的胶接连接形式进行探索，验证了有限元方法的可靠性。最后，对单搭接胶接接头的应力特性进行重点分析，总结搭接长度、胶层厚度、缺陷等参数对的影响规律。　　第四章，针对复合材料上层建筑的内部结构展开研究，选用复合材料夹层结构作为基体板材，设计轻量化连接结构。应用有限元软件建立三维仿真模型，应用本文设计的计算分析流程，对其进行了应力分析和强度预报。通过与试验结果对比分析，证明了有限元方法的可靠性，进而研究了复合材料轻量化胶接结构的应力分布规律和力学响应参数。　　第五章，对通用复合材料上层建筑进行轻量化设计。基于ANSYS力学模块建立三维几何仿真模型，分析数学优化模型，以重量最小作为目标函数，确定优化设计变量和约束变量，应用APDL语言，调用 ANSYS优化模块进行迭代分析，得出轻量化方案。在此基础上进行复合材料工艺成型研究，应用RTM-worx软件模拟树脂在上建结构内的流动过程，分析树脂入口、出口以及导流管的分布特性，确定合理的真空辅助成型方案，验证了建造复合材料上建结构的可实施性。
作者：	钱彪
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	李平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文