端部球面舱壁应力近似解

端部球面舱壁是一种组合回转壳结构,文章采用与回转壳相对应的弹性基础梁理论进行近似求解,考虑了厚薄板中曲面不一致引起的附加力矩和邻近肋骨的影响。该方法可应用于潜艇实际结构的设计计算。

带有非轴对称球锥过渡环壳的球面舱壁优化设计

系统分析了带有非轴对称球锥过渡环壳的球面舱壁的结构组成、受力工况、强度与稳定性要求,用有限元方法对各参数进行了强度优化与稳定性优化。最后用某中型艇的非轴对称球锥过渡环壳的球面舱壁进行实例分析,对比优化前后球面舱壁的重量值及强度与稳定性性能。

球面舱壁的弹性稳定性分析

基于静力法求解结构临界荷载的基本原理,导出旋转壳在均匀外压下弹性稳定性问题的一阶控制微分方程组。借助齐次扩容技术和精细积分法,采用Riccati传递矩阵法对均匀外压下球面舱壁的弹性稳定性问题进行数值求解。同时分析了各个参数(球壳半径、球壳厚度、环壳半径、环壳厚度和锥壳半锥角)对球面舱壁临界压力的影响。计算结果表明,各个参数中仅球壳半径和球壳厚度对结构的临界压力和失稳波数起决定性作用。

开孔球面舱壁特征应力组合代理模型预报方法

[目的]开孔球面舱壁结构参数众多,直接利用有限元方法对其开展参数研究费时费力,为此,提出一种特征应力组合代理模型预报方法。[方法]提取开孔球面舱壁的几何特征参数,以此为设计变量构建一般形式的单开孔球面舱壁特征应力代理模型;采用代理模型对特征应力与结构参数进行相关性分析,提出一种缩减设计变量维度的组合代理模型方法,组合代理模型由基于柱-环-球壳参数构建的特征应力代理模型及基于开孔围栏参数和球壳厚度构建的特征应力修正系数代理模型组成。[结果]结果显示,该组合代理模型能降低设计变量的维度,使得精度明显提升,相比直接构建的代理模型,其特征应力最大误差和平均误差分别降低了4.96%~22.95%和0.59%~5.43%;应用单开孔组合代理模型对典型的多个开孔球面舱壁特征应力进行的预报显示,特征应力误差为0.12%~11.42%。[结论]所提的单开孔球面舱壁强度组合代理模型能用于多个开孔球面舱壁特征应力的快速预报。

球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性。为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用。研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高。本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考。

基于传递矩阵法的2种过渡环形式球面舱壁结构强度分析

以2种过渡形式的球面舱壁作为研究对象,利用Riccati传递矩阵法对其结构强度进行计算并分析。研究了锥壳过渡球面舱壁中半锥角和球-环折角对结构强度的影响,建议优先选取较小的球-环折角;讨论了球壳及环壳半径对圆弧过渡球面舱壁的影响规律,认为在一定的球面舱壁长度下,存在特定球壳半径及相应的环壳半径使得应力状态最佳;比较了2种形式的球面舱壁结构,分析其结构强度差异。

艉部新型球面舱壁结构强度及稳定性分析

[目的]为了使艉部具有更大的布置空间,有利于优化轴系布置,并减小艉部振动,提出一种艉部新型球面舱壁结构型式。[方法]采用ANSYS有限元软件建立其有限元模型,对比分析新型和传统球面舱壁结构的强度和稳定性;然后针对不同球面舱壁厚度情况,研究围栏厚度对舱壁结构强度和稳定性的影响。[结果]研究表明,当围栏厚度增加时,舱壁结构稳定性近似成线性增加,而其对球面舱壁结构强度的影响取决于最大Mises应力出现的位置:当最大Mises应力出现在围栏附近时,增加围栏厚度可使之有效降低;当最大Mises应力出现在过渡环壳处时,增加围栏厚度对降低结构最大Mises应力无益。[结论]研究成果可为球面舱壁结构型式设计提供参考。

内部球面舱壁与耐压壳体连接处加强结构的应力分析

耐压壳体内部球面舱壁与耐压壳体连接处加强结构的不同 ,对该处耐压壳板受力影响很大。为了便于对比分析 ,除了对贴板式加强结构和加厚板嵌入加强结构进行理论计算以外 ,还把应力计算结果连成曲线。对多种加强结构的对比分析 ,从中得出加厚板嵌入加强结构优于其它形式加强结构。建议在有关的工程设计中 。

爆炸冲击载荷下耐压鞍形舱壁结构弹塑性动力屈曲

借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA对耐压鞍形舱壁结构在爆炸冲击载荷作用下的弹塑性动力屈曲进行了研究。采用Budiansky-Roth屈曲准则判断鞍形舱壁的动力屈曲,研究了初始缺陷大小对鞍形舱壁结构动力屈曲的影响,并与等重量的传统三心球面舱壁结构进行了对比,然后讨论了主要设计参数对鞍形舱壁结构动力屈曲的影响。研究表明:鞍形舱壁结构比等重量的三心球面舱壁结构动力屈曲载荷有明显提高,且对初始缺陷不敏感,合理地匹配各设计参数可以使鞍形壁结构的动力屈曲性能达到最佳。

加强环对浅球壳屈曲载荷的影响

本文通过理论计算和模型实验,探讨了加强环对部分浅球壳屈曲载荷的影响问题,作出了屈曲载荷与加强环刚度的关系曲线,从而为潜器的舱口盖、球面舱壁的设计提供了有价值的资料。