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泡沫夹层复合材料全船有限元分析及结构特性研究
| 论文题名： | 泡沫夹层复合材料全船有限元分析及结构特性研究 |
| 关键词： | 泡沫夹层;复合材料;有限元分析;全船计算;三明治壳单元;结构特性 |
| 摘要： | 在近十几年里,高强度和低重量的复合材料,特别是由FRP表皮和轻质材料夹芯结合得到的夹层结构,改变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。但受我国复合材料行业发展的滞后性影响,复合材料船艇结构的建造设计与国际水平相比有较大的落后。而我国对于复合材料船艇结构的有限元分析近些年才开始发展,特别是对于泡沫夹层复合材料的全船有限元分析更是鲜少有论文公开发表,严重影响了复合材料船舶行业的发展,因此对复合材料船艇结构的数值仿真分析的研究是必要的。 首先从夹层结构的基本特性出发,介绍了其一般的构成形式和基础力学特性以及主要破坏模式与原因。然后,通过实验研究实际了解了泡沫夹层复合材料的基本特性。并对实验过程进行了仿真计算,以实体单元为基础,对泡沫夹层结构建立了数值模型,提出了结构达到初始破坏与极限承载的判断条件,将仿真结果与实验进行对比,确定出泡沫夹层复合材料结构的仿真方法。为实现工程上的适用性,基于已被实验验证的三维实体单元的仿真方法,选择“三明治”壳单元作为替代单元以简化数值仿真计算,即以实体单元数值仿真为数值试验,通过对梁结构的正面弯曲与侧面弯曲和板结构的等效研究得出“三明治”壳单元的仿真方法。 最后采用简化的“三明治”壳单元的仿真方法对一条三层纵骨架式的复合材料双体游览船作有限元分析,根据《海上高速船入级与建造规范(2005)》对该船进行工况计算,并根据计算结果对该船体结构进行了优化,以及总结了该类船舶的结构特性。 |
| 作者： | 易雯 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 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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