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船舶桅杆复合层板结构稳定性计算方法研究
| 论文题名： | 船舶桅杆复合层板结构稳定性计算方法研究 |
| 关键词： | 船舶桅杆;夹层复合材料;结构稳定性;极限载荷;分层失效;计算方法 |
| 摘要： | 封闭式夹层复合材料桅杆从舰船隐身性考虑,具备较好的隐身性能,得到众多海军国家的青睐,适应现代海战的需求,是未来舰船发展的主要方向。复合材料桅杆作为一些重要设备的安装平台,结构必须满足必要的力学特性以满足其使用要求,除满足刚度强度外,必须满足稳定性的要求。因此,开展船舶桅杆复合层板结构稳定性计算方法研究对于对保证复合材料桅杆基本性能,发挥复合材料桅杆的优势,促进先进复合材料舰船应用有重要意义。 本文针对船舶夹层复合材料桅杆稳定性问题,对桅杆夹层复合材料力学性能及船舶桅杆载荷特性进行了理论分析,并结合实验方法和数值方法对船舶桅杆复合层板结构的稳定性问题进行了研究。 首先,根据船舶桅杆夹层复合材料的结构特点,通过叠层方法,对船舶桅杆夹层复合材料的刚度特性进行分析,提高对桅杆复合材料的规律性认识,为船舶复合材料桅杆结构设计及稳定性分析提供参考。 其次,对桅杆载荷及边界条件进行分析,得到能反映桅杆结构稳定性特性的试验样件。通过开展船舶桅杆复合层板结构稳定性试验,得到桅杆结构复合层板的失稳破坏模式。通过对试验数据的处理与分析,得到桅杆复合层板结构稳定性破坏过程。 第三,通过对稳定性数值分析方法的强度准则、失效方法进行研究,依据试验样件模型,运用ANSYSAPDL建立考虑风载作用的桅杆复合层板结构稳定性分析数值分析模型。将数值分析结果与试验结果进行对比,验证计算方法的正确性。 第四,利用ABAQUS建立了桅杆复合层板结构3DSOLID实体单元数值模型,运用虚拟裂纹扩展技术(VCCT)建立桅杆复合层板结构玻璃钢与芯材界面关系,对分层失效的过程进行分析,为复合材料桅杆结构的增韧研究提供参考。 最后,对桅杆复合层板结构过渡位置进行简化,采用能量法并结合等效刚度计算方法对变截面桅杆复合层板结构的稳定性问题进行研究。通过将理论计算结果与试验结果进行对比,给出了修正方法,验证了计算方法的可行性,得到了变截面桅杆复合层板稳定性工程化计算方法。 |
| 作者： | 王耀辉 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张阿漫 |
| 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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