舱壁和环肋加强的无限长圆柱壳声弹耦合模型及其声特性

基于最一般情况 ,借助线弹性薄壳理论 ,建立了加肋圆柱壳声辐射计算模型 ,分析模型考虑了环肋和舱壁对圆柱壳的径向、切向、纵向作用力以及纵向弯矩 .导出了分析模型的声弹耦合控制方程 ,利用傅氏变换和模态展开给出了辐射声压的计算方法 .通过大量数值计算 ,研究了舱壁、环肋刚度与间距以及结构阻尼等因素对辐射声压的影响 .分析模型与工程实际比较接近 ,有较广的应用范围 .

初始缺陷对耐压圆柱壳塑性稳定性影响初探

耐压圆柱壳结构发生失稳时,壳体结构因为材料达到屈曲极限而发生了塑性屈曲变形。利用有限元软件ANSYS分析研究计及初始缺陷的弹塑性屈曲对耐压圆柱壳结构极限承载能力的影响。根据试验模型测量建立的真实模型与带理想初始缺陷模型进行对比分析,并讨论模型的初始缺陷在一定范围内时,结构极限承载力的变化。

求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的一种新的半解析方法

基于齐次扩容精细积分法和复数矢径虚拟边界谱方法 ,利用Fourier积分变换和稳相法 ,提出了一种具有较高效率和精度的新的求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的半解析方法 .考虑了非圆柱壳和肋骨之间同时存在多种相互作用力和力偶矩 ,较已往很多学者仅计及法向相互作用力更加符合实际 .不仅比较了该文方法和精确解计算纵向加肋圆柱壳在集中点力激励下的声辐射计算结果 ,同时还研究了肋骨数量、大小以及椭圆柱壳横截面椭圆度对声辐射特性的影响 .数值计算结果表明该文方法较已有的混合FE -BE法更为有效 .

环肋圆柱壳结构焊接残余应力和变形的数值模拟

运用有限元软件ANSYS的APDL语言,对耐压圆柱壳结构的焊接残余应力和变形编制计算程序,运用生死单元技术,对结构进行焊接热应力分析,得到环肋圆柱壳结构的焊接残余应力分布和焊接残余变形。计算结果表明,轴向焊接残余应力在结构肋骨附近呈双峰形态,以及残余变形在焊缝处(肋骨所在位置)最为剧烈,焊接轴向残余应力总体上来说比较小。

加筋圆柱壳开孔结构强度分析

加筋圆柱壳开孔结构是潜艇典型耐压船体的主要结构形式之一,如何避免在开孔周围造成应力集中,即开孔结构补强是工程中特别关心的问题。在设计过程中,因为要多次建模分析,会导致设计分析效率变低,所以开发了加筋圆柱壳开孔结构的参数化建模分析程序。基于参数化建模分析程序,讨论了多参数对于开孔周围应力集中的影响。

周向加肋非圆柱壳谐振分析的一个新矩阵方法

基于一类柱壳谐振控制方程呈一阶常微分矩阵方程形式以及傅立叶级数展开,提出了一种新矩阵方法,求解两端简支具有环肋加强非圆柱壳在谐外压作用下的稳态响应.该方法和以往同类方法相比,有两个突出的优点:1)矩阵微分方程的解采用齐次扩容精细积分法替代龙格-库塔法,提高了精度;其中传递矩阵能实现计算机精确计算.2)环肋作用力借助Dirac-δ函数和三角级数逼近可以解析求出;除法向作用力外,还考虑了切向作用力.通过数值计算,还研究了外激励频率对壳体位移和应力的影响规律.对比有限元分析与其它方法的计算结果,表明了该方法的正确性和有效性.

环肋圆柱壳稳定特性研究

本文全面阐述了环肋圆柱壳的稳定特性，从解析法、有限元法、模型实验三个不同角度论证了环肋圆柱壳稳定异常特性的客观存在，指出了α1低于2．0，γ大于0．7的潜艇耐压圆柱壳结构有时也会出现异常特性，给出了环助圆柱壳总稳定、壳板稳定理论临界压力的计算方法。

纵横加肋圆柱壳的应力分析

建立了一种纵横加肋圆柱壳有限元分析的正确的力学模型,通过大量数值计算,论证了纵骨尺寸,纵骨间距对壳体应力状态的影响,提出了一种等效各向同性壳的近似解析公式,为开展纵横加肋圆柱壳的结构设计打下了良好的基础。

计及频率约束的潜艇环肋圆柱壳优化设计研究

基于多岛遗传算法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束和频率约束时质量最轻的优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性与频率约束以及材料、几何参数对优化结果的影响。环肋圆柱壳经优化后,壳板的质量比例大约是70%,肋骨质量占30%,并且随壳体的长径比(L/R)变化不大。环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备。提高材料的屈服极限,可以显著降低总质量,但是肋骨也很接近许用应力标准。

载人潜水器圆柱形耐压壳体的优化设计研究

采用分枝定界法和序列二次规划方法,对载人潜水器圆柱形耐压壳体的重量最小化进行了研究。设计变量是壳板的厚度、肋骨的型号、间距和数量,讨论了下潜深度、材料几何参数对重量以及其它特征量的影响。算例计算表明,下潜深度越大,屈服极限越高的材料重量减轻越明显。对于大深度而言,选用高屈服极限材料,可以使得材料能够充分利用。文中还对结构重量占排水量比例随深度变化的情况进行了研究。

流场中环肋圆柱壳的自由振动特性研究

采用能量法分析了流场中环肋圆柱壳的自由振动问题,讨论肋骨布置型式、流场压力对环肋圆柱壳自由振动频率的影响,给出了附加质量和振动波数之间的关系曲线。

环肋加强非圆柱壳的齐次扩容精细积分法

基于齐次扩容精细积分法和傅里叶级数展开,利用周向状态向量分段传递的思想,对两端简支的环肋加强非圆柱壳承受外压作用,提出了一种新的半解析求解方法.借助Dirac-δ函数考虑了非圆柱壳和环肋之间的多种相互作用力,利用界面处相应的位移协调关系,导出了一系列相关的解式.以单环肋圆柱壳为例,将本方法算得的结果和已知解析解作了比较;还计算了端隔板封闭下椭圆柱壳在水压作用下的应力和变形,并和有限元结果进行了比较,证明了本文方法的正确性和优越性.算例揭示了椭圆度会导致壳体中的应力分布不均匀.

论潜水耐压圆柱壳的异常特性及其对策(英文)

分析了大直径新材料潜水环肋圆柱壳结构存在的若干异常特性,给出了存在异常特性时计算环肋圆柱壳强度和稳定性的方法,并提出消除异常特性的对策,即:1)当结构重量不受限制时可改用屈服极限较低的材料,通过加大壳板厚度的方法来消除异常特性;2)当结构重量受限制.必须选用屈服极限很高的材料时,可选用纵横加肋圆柱壳结构来消除异常特性.为此给出了纵横加肋圆柱壳结构的强度和稳定性的理论计算方法.本文最后通过优化设计的实例优化证明大直径新材料潜艇或潜水器适合采用纵横加肋圆柱壳结构形式.

加筋圆柱曲板稳定性的微分求积单元法分析

加筋圆柱壳和圆柱曲板在工程领域中有着广泛的应用,其稳定性特性是设计人员十分关注的一个问题。本文首次尝试应用微分求积单元法分析加筋圆柱曲板的稳定性问题。采用了新的确定权系数的方法建立了微分求积圆柱曲板单元,并给出了详细的分析过程。将微分求积单元法的计算结果与现有的数值结果进行了比较来验证所建立的微分求积单元法的分析过程及结果的正确性,还给出了一些新的数据和图线供设计参考或者用于新方法的验证。

潜艇环肋圆柱壳纵向失稳波数的讨论

本文讨论了潜艇环肋圆柱壳总体稳定性纵向失稳半波数m的问题，m取不同值，将直接影响圆柱壳临界压力值。在潜艇结构几何相关参数设计范围内，计算分析证明，总体失稳纵向半波数存在着。m≠1，此时，如还用m＝1计算，潜艇环肋圆柱壳总体临界压力值误差最大达89．3％，是一人应该重视的问题。

基于灵敏度分析的环肋圆柱壳结构优化

针对环肋圆柱壳结构强度和稳定性(包含肋骨侧向稳定性),引入新的灵敏度计算方法,开展了几何参数的灵敏度分析,获取了主要影响参数;给出了考虑肋骨侧向稳定性后的材料利用率计算公式后,在结构满足强度和稳定性要求的条件下,以重量最轻、材料利用率最高为优化目标建立了优化数学模型。采用多目标遗传算法对结构在考虑肋骨侧向稳定性后进行了优化。结果表明,这种灵敏度计算方法具有良好的可靠性,基于灵敏度分析的结构优化的方案具有显著的可行性、高效性。

具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度分析

讨论一类特殊工程结构——具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度问题.利用解析法导出均布荷重、内缘分布力与外缘分布弯矩同时作用时环形板的弯曲公式;使用迁移矩阵法求解承受均布压力、边缘分布弯矩及分布力作用下的加筋圆柱壳.利用边缘处变形协调条件建立方程组,解出各有关状态变量.在此基础上进行了大量的数值分析,得出了一些可供工程设计参考的结论.

带框架肋骨的环肋圆柱壳的总体弹性屈曲

求解带肋圆柱壳屈曲压力的方法有很多,至今为止大部分人都把目光集中到了以电能量法来求解,因为用其它方法计算加强圆柱壳的屈曲压力是非常困难的。解决大圆柱壳大分舱结构的一个关键问题是求解带框架肋骨的环肋圆柱壳的总体屈曲。为此,提出一种计算带框架肋骨的环肋大圆柱壳总体弹性屈曲能量的方法。