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复合材料潜器起吊工况结构强度及模态分析研究
| 论文题名： | 复合材料潜器起吊工况结构强度及模态分析研究 |
| 关键词： | 潜水器;复合材料;模态分析;起吊工况;结构强度 |
| 摘要： | 随着人类对海洋开发力度的加大,潜水器已经在海洋工程等多个领域得到广泛应用。复合材料力学性能相比于其它金属材料具有明显的优势,它作为一种新型材料,在潜水器结构设计中发挥着巨大的潜力。当复合材料层合板的层数、铺层角度、铺层方式变化时,结构的应力、变形会发生改变,所以,为保证潜水器结构的安全性,就复合材料潜水器结构来说,对承载结构进行强度校核是十分必要的。由于复合材料正交各向异性的特点,使得运用弹性力学解析法计算结构强度过程变得非常繁琐。随着大型工程计算软件应用的不断发展,有限元法与工程计算软件的结合,为分析潜水器结构问题提供了新的解决方案。本文结合层合理论的复合材料力学设计方法,运用通用有限元分析软件ANSYS对某碳纤维增强复合材料潜水器结构在起吊工况下进行力学仿真分析,为后续复合材料结构设计优化提供依据。 首先,从层合板结构的铺层方式入手,应用ANSYS软件对不同铺层形式的层合板进行计算分析,得到了在层数相同的情况下,层合板的应力、位移变化以及各层的应力分布情况。并将计算所得出的数据与复合材料力学性能试验测定的试验数据相比较,对比结果合理,验证了有限元分析软件计算复合材料潜水器结构强度的可行性。其次,基于以上层合板理论及相关研究,针对某碳纤维增强复合材料潜水器结构,运用ANSYS对其在起吊工况下进行仿真计算。根据复合材料力学性能试验,得到复合材料层合板的材料性能参数,依据参数建立了代表潜水器结构的几何模型;结合有限元分析计算与层合板理论对结构模型进行强度分析,获得复合材料潜水器结构的变形与应力情况。并运用APDL语言集编写命令流校核潜水器结构强度,既为复合材料在潜水器结构上的应用提供理论依据,又为后续复合材料结构设计优化提供定量参考。最后,还以复合材料潜水器结构强度仿真计算有限元模型结构参数为基础,选用模态分析中分块模态参数提取法,对两种复合材料铺层形式的潜器结构在起吊工况下进行模态求解。确定复合材料潜水器结构的固有频率和振型,为今后复合材料潜水器结构的振动特性研究打下良好基础。 |
| 作者： | 李彬 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 庞永杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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