原文传递
铝合金上层建筑参与总纵弯曲的有效程度研究
| 论文题名： | 铝合金上层建筑参与总纵弯曲的有效程度研究 |
| 关键词： | 舰船上层建筑;铝合金;船体总纵弯曲;应力集中;线性有限元法 |
| 摘要： | 舰船上层建筑武备增多引起船舶重量加大，重心升高的问题，因此在结构设计中往往希望减小上层建筑参与船体总纵弯曲的程度，以减小舰船上层建筑结构的的尺寸。而采用比重和弹性模量小的铝合金作为上层建筑材料可以在很大程度上减轻船体重量、降低船舶重心。本论文基于这种设计思想，采用线性有限元法对铝合金上层建筑参与船体总纵弯曲的特性以及上层建筑端部的应力集中问题进行了分析。 为了更好地分析铝合金上层建筑参与船体总纵弯曲的特性，本文采用多组简化的等效模型对问题进行研究，得到了铝合金上层建筑与主船体之间相互作用的应力分布规律；在进行模型有效性分析时，采用理论计算与有限元计算相结合的方式来确定有效性定义中的相关物理量，对不同材料、不同长度的铝合金上层建筑的有效性作了研究，并与钢质上层建筑有效性作了比较。 通过对铝合金上层建筑参与总纵弯曲的特性分析，得出采用铝合金作为上层建筑材料可大大降低其参与船体总纵弯曲的有效程度，设置伸缩接头将长上层建筑分割成短上层建筑，可明显降低其参与总纵弯曲的有效程度，对长度大于船长60％的上层建筑，可认为其中部完全参与总纵弯曲。 在研究上层建筑端部应力集中问题的过程中，本文对应力集中的概念进行了一般性介绍。同时讨论了有限元模型中复合接头结构的模拟方式。根据上层建筑端部应力集中的特点，对应力集中区域进行了结构优化，并通过有限元方法与理论方法分别计算了不同材料上层建筑在不同的优化方案下端部的应力集中系数。 通过对上层建筑端部应力集中问题的分析，得出热点应力及应力集中系数随上层建筑过渡结构处圆弧半径的增大而减小，且随着圆弧半径的增大，热点应力及应力集中系数的减小趋势逐渐变缓，短上层建筑伸缩接头处的应力集中现象非常严重，且不易通过结构过渡的方式得到明显的改善，在没有特殊要求的情况下可适当减少该结构形式的应用。 本文基于有限元分析的方法，对上层建筑参与总纵强度的有效性以及上层建筑应力集中等问题进行了初步的分析与讨论，得到了上层建筑参与总纵弯曲的一些应力分布规律及特点。文章根据有限元计算结果对“双梁理论”计算方法进行了一定的修正，推得的拟合公式通用性无法得到验证，但在问题分析过程中所采用的方法及其得到的规律，仍可为上层建筑的结构设计提供一定的参考。 |
| 作者： | 陈倩 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张世联 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
