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密加筋板结构强度和稳定性的力学性能分析与结构设计
| 论文题名： | 密加筋板结构强度和稳定性的力学性能分析与结构设计 |
| 关键词： | 密加筋板;有限元法;强度分析;稳定性;船体结构;力学性能 |
| 摘要： | 加筋板结构是船舶与海洋结构中的基本结构构件。由于制作方便且有良好的力学性能，还被广泛应用于桥梁、建筑、航天航空等工程结构中。随着船舶的高速化和轻型化的趋势，高强度材料的运用，减小板的厚度对减轻结构重量效果显著。但由此会引起板的稳定性、局部强度、局部振动性态的下降，焊接变形增大。因而内河高速船采用了双向密加筋板船体结构这种形式。在设计中采用密加筋板船体结构，其纵、横筋之间的板格尺寸较之传统的板格尺寸小，在满足板的稳定性、局部强度、局部振动性态的前提下，可以选择较薄的板厚，以减轻船体结构重量。 由于目前国内外高速船规范中推荐的结构形式为纵骨架式或横骨架式，而这种密加筋板结构形式和规范推荐的结构形式不同，故部分构件尺寸无法按现有规范确定。设计中多根据设计者的经验预选有关构件，再采用有限元方法进行强度校核。这既给设计者带来诸多不便，也带有较多的人为因素。因此研究密加筋板结构的强度和稳定性的力学性能，具有重要的工程意义。 本文回顾了用正交异性板理论求解加筋板结构强度问题的方法；总结了前人有关单向加筋板结构稳定性的研究，以及板架结构稳定性的近似解法。选取不同板厚、不同加筋形式、不同的边长比和不同的加强筋刚度比情况下的双向加筋板结构为研究对象，根据结构的强度(弯曲和剪切)理论，运用Ansys有限元计算程序，采用板梁组合的离散模型进行了大量的系列计算，对计算结果进行曲线拟合；并参考相关规范，回归出了校核双向密加筋板结构骨材的剖面模数和有效剪切面积的修正公式。在稳定性方面，采用全板元离散模型，通过大量的有限元的系列计算，得到了用于考察密加筋板结构板的稳定性的有益结论；根据密加筋板结构的特点，基于中间弹性支座连续压杆的稳定性理论分析方法，推导出单向受压密加筋板结构整体失稳时临界载荷的实用计算公式，并与有限元的数值解进行了大量的计算和比较。 最后，对所得到的相关公式和结论用算例进行了验证。结果表明，本文公式形式简单、运用方便、结果准确，可方便地应用于密加筋板结构设计和强度校核。 |
| 作者： | 刘彦峰 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 杨平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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