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舰用桅杆复合材料天线罩结构设计研究
| 论文题名： | 舰用桅杆复合材料天线罩结构设计研究 |
| 关键词： | 天线罩;连接结构;桅杆复合材料;载荷计算;力学性能;舰船工程 |
| 摘要： | 隐身设计作为提高水面舰船隐身性能的重要手段正日益受到世界各国海军的高度重视。桅杆由于位于水面舰船结构的最高位置,其隐身性能的好坏将直接影响全舰隐身性能的优劣。因此,各国海军在舰船设计中均开始采用隐身集成桅杆,以提高其隐身性能。本文将针对隐身集成桅杆与传统桅杆设计的特殊性,通过开展隐身集成桅杆天线罩设计载荷计算方法、天线罩材料和连接结构设计及力学性能分析,初步形成隐身集成桅杆复合材料天线罩结构设计方法,旨在为隐身集成桅杆天线罩的结构设计提供参考。 首先,本文在总结国外隐身集成桅杆研究成果的基础上,综合考虑外形隐身和材料隐身要求,并立足国内现有舰载观通设备,提出了典型的隐身集成桅杆结构形式。针对隐身桅杆外形设计的特殊性将导致其绕流特性的差异,本文对隐身集成桅杆的风载分布特性进行了数值模拟,通过分析平均压力和脉动压力的轴向和周向分布规律,总结提出了天线罩所受风载的设计计算方法。 其次,根据本文提出的复合材料天线罩结构设计的刚度准则,确定了强度同样满足要求的天线罩复合层板结构形式。采用弧长法对复合材料天线罩进行了非线性稳定性分析,得到了天线罩结构的临界载荷安全系数;同时,通过隐身集成桅杆的振动特性分析,得到了复合材料天线罩整体和局部一阶振型及相应的振动固有频率。分析结果表明:复合材料天线罩的稳定性以及频率错开率均可满足工程应用的要求。 第三,根据复合材料天线罩结构形式、载荷特性、工作环境以及安装和维修要求等的特殊性,提出了典型复合材料天线罩与钢质主体的连接结构形式,并采用三维实体分析方法对连接结构进行强度校核,可得连接结构的强度满足工程应用的要求。 第四,基于力学原理简化得到了天线罩典型连接结构损伤破坏和疲劳试验力学模型,通过典型连接结构损伤破坏试验得到了连接结构的典型破坏模式和极限承载强度,采用渐进损伤失效分析方法预测的连接结构极限强度与试验值吻合较好;同时,通过典型连接结构疲劳试验对其疲劳特性进行了研究,预测得到了其疲劳寿命。 |
| 作者： | 李刚 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 姜滨 |
| 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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