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单壳体潜艇壳体结构损伤后的屈曲分析
| 论文题名： | 单壳体潜艇壳体结构损伤后的屈曲分析 |
| 关键词： | 单壳体潜艇;结构损伤;塑性屈曲;有限元软件;临界载荷 |
| 摘要： | 结构稳定性是潜艇结构主要的技术性能之一。我国现役潜艇长期以来借鉴前苏联的经验采用双壳体的结构型式，即外壳加耐压壳。而单壳体潜艇由于在水动力性能和经济性上具有明显的优势已得到越来越多的重视。由于没有外壳的报护，单壳体潜艇比双壳体潜艇更易受到损伤，如碰撞、搁浅、战时的武器命中和爆炸冲击都会导致壳体结构的破损。因为潜艇耐压壳对初始缺陷和屈曲敏感，所以潜艇耐压壳，尤其是有塑性变形的耐压壳的稳定性分析是重要的研究课题。 本文研究了单壳体潜艇的结构形式和具有初始缺陷的壳体的屈曲。但是具有初始缺陷的壳体的屈曲是本文主要的研究内容。 本文中利用有限元软件对环肋圆柱壳和纵横加筋圆柱壳进行了特征值屈曲分析。结果证明纵横加筋圆柱壳比环肋圆柱壳具有更高的临界载荷和更好的稳定性。因此，纵横加筋圆柱壳被建议作为单壳体潜艇的结构形式。 本文利用关于几何缺陷薄壁圆柱壳的卡门—唐纳尔非线性理论和变分法推导了耐压壳的平衡方程和相容方程，给出了耐压壳的应力函数表达式。利用里兹法得到了静水压力作用下的损伤艇体结构的几何非线性临界载荷表达式。 本文基于流动理论和形变理论，给出了潜艇耐压壳处于前屈曲状态时的本构方程。分别介绍了用分段多项式和朗培其一奥斯古特三参数方程拟合应力应变曲线并求切线模量和割线模量的方法。利用关于几何缺陷薄壁圆柱壳的卡门—唐纳尔非线性理论和里兹法给出了静水压力作用下损伤艇体结构的塑性屈曲分析方法。 具有不同初始缺陷幅值的纵横加筋圆柱壳模型被计算。理论计算结果与有限元分析结果被比较。结果显示理论方法是有效和可信的。 |
| 作者： | 彭懿 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 聂武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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