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复合材料新型水下耐压壳及船舶结构特性研究
| 论文题名： | 复合材料新型水下耐压壳及船舶结构特性研究 |
| 关键词： | 多平面柱壳;复合材料;船舶结构;数值仿真;抗屈曲性能 |
| 摘要： | 复合材料是一种新型材料，由于较高的比强度、比刚度及优越的可设计性，一直在航空航天领域扮演着重要的角色。近年来随着复合材料制造技术的不断创新，加之海洋结构物发展的需要，工程上对复合材料海洋结构物越来越重视。本文针对一种新型水下耐压壳及船舶结构研究了复合材料铺层条件下的结构特性。 首先基于理论分析及数值仿真计算，比较了新型水下耐压壳—多平面柱壳相对于圆柱壳、环肋圆柱壳的优势。根据其受到静水压力时的静力特性，指出其应力集中和轴向刚度不足缺陷的原因，并针对性从结构形式的角度提出加强方案，对比加强与不加强柱壳，发现多平面柱壳在改变结构形式或者增加加强结构之后其缺陷受到抑制优点会进一步加强。 然后利用复合材料的特殊性，设计并制造了复合材料的多平面柱壳并实施轴压试验，对复合材料多平面柱壳的结构特性进行了分析总结，发现复合材料多平面柱壳仍然存在着尖点应力集中等缺陷，其结构失效与材料失效都是从平面交汇的尖点处开始。基于有限元软件对试验过程进行了仿真分析，仿真结果与试验结果有较好的吻合。进一步的，比较了不同材料铺层多平面柱壳抗屈曲特性的影响。结果表明，使用正交纤维布铺层时，铺层角度选为0°多平面柱壳具有最优的抗屈曲性能；壳体厚度对多平面柱壳抗屈曲性能影响最大，在壳体厚度不受限制时，使用具有较高抗弯刚度的泡沫夹芯材料都能使多平面柱壳的抗屈曲性能得到极大提高。 最后结合相关规范，考虑了复合材料船舶结构强度的计算方法，对一条大型复合材料双体船进行了总纵强度的计算，给出了载荷计算方法与边界条件施加办法，计算结果与真实船舶响应情况接近。另外对一条高速复合材料游艇进行了抗砰击强度的计算，将波浪砰击载荷转化为静态载荷作用于游艇各个部位，并使用惯性释放作为游艇的边界条件，获得了较好的计算结果。 |
| 作者： | 周维新 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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