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用于泡沫夹层复合材料全船结构有限元计算的高效单元研究
| 论文题名： | 用于泡沫夹层复合材料全船结构有限元计算的高效单元研究 |
| 关键词： | 泡沫夹层复合材料;全船结构;等效仿真方法;有限元计算;高效单元 |
| 摘要： | 在近几十年里,高比强度、高比刚度的复合材料,特别是由纤维增强塑料面板和轻质材料夹层组合得到的夹层结构,刷新了船舶建造行业的经典标准,并在船舶的设计和生产方式方面引起了巨大的变革。然而受我国复合材料制造发展的滞后性影响,复合材料船舶结构的设计、建造与国际水平相比落后较大。我国对于复合材料船舶结构的有限元分析近些年才开始发展,特别是对于大型泡沫夹层复合材料船舶与海洋结构物的仿真工作,鲜有论文公开发表,严重影响了泡沫夹层复合材料船舶行业的发展,因此泡沫夹层复合材料如何进行大型结构物的数值仿真分析与方法应用相关研究是十分必要的。 本文从经典夹层板壳理论出发,简要介绍了常见夹层结构的设计方法与经验。在前期工作经验上,选用ANSYS仿真平台,以SHELL91“三明治”壳单元为基础建立仿真方法。面对船用泡沫夹层复合材料结构的特殊性,建立一种基于经典夹层结构设计思路的等效参数换算体系,形成等效仿真方法,确定了结构初始刚度、初始破坏载荷、极限破坏载荷的仿真判别方法,使得SHELL91“三明治”壳单元对船用泡沫夹层复合材料结构可用。文中详细说明了船用泡沫夹层复合材料梁、板等基本结构的弯曲试验,对等效仿真方法进行验证,等效仿真得到的结构初始刚度、初始破坏载荷、极限破坏载荷等与试验结果吻合。 在前人确定的数值试验方法基础上,展开一系列数值试验,并与等效仿真进行对比,结果吻合较好,具有较强的实用性与推广性。初步认为此方法可应用于大型泡沫夹层复合材料船舶与海洋结构物的仿真计算,在保证精度的基础上大大减小了计算量,对整体结构的强度衡准、刚度校核等计算工作具有较强说服力。 |
| 作者： | 高畅 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 赵耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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