本文選題：T型接頭　切入點(diǎn)：夾芯結(jié)構(gòu)　出處：《武漢理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：T型接頭是船舶中的重要連接結(jié)構(gòu)之一,常用于連接隔水艙艙壁和船體。T型接頭既能有效分散載荷,也可保持船體的整體耐水性。當(dāng)船體承受外界載荷時(shí),通過T型連接可以實(shí)現(xiàn)垂直面間載荷的傳遞。因此T型連接的接頭處是整個(gè)結(jié)構(gòu)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。船舶的安全性在很大程度上取決于子結(jié)構(gòu)之間的T型接頭。因此設(shè)計(jì)合理的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)T型接頭對(duì)船舶安全意義重大。相較于傳統(tǒng)的金屬或純復(fù)合材料T型接頭,泡沫夾芯復(fù)合材料T型接頭具有質(zhì)量輕、剛度高以及抗沖擊性能好的優(yōu)點(diǎn)。采用泡沫夾芯T型接頭替代傳統(tǒng)T型接頭必將成為船舶建造中的主流趨勢(shì)。因此本文結(jié)合有限元分析法,研究了泡沫夾芯復(fù)合材料T型接頭的幾何形狀對(duì)其抗靜態(tài)彎曲載荷以及瞬態(tài)彎曲載荷的影響。材料性能參數(shù)的準(zhǔn)確性決定了分析結(jié)果的正確與否。為此本文首先通過一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)定了接頭所用方格布增強(qiáng)復(fù)合材料的基本力學(xué)性能。通過ANSYS的APDL語言建立了T型接頭的參數(shù)化有限元模型,并參考álvaro失效準(zhǔn)則以及Ye分層失效準(zhǔn)則,根據(jù)纖維織物復(fù)合材料的特點(diǎn)給出了本文的失效判據(jù)以及剛度退化方式。采用APDL語言編寫了T型接頭的漸進(jìn)失效分析程序,并通過拉伸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了程序的有效性。采用正交實(shí)驗(yàn)法,考察了泡沫夾芯厚度、三角泡沫墊角度、加強(qiáng)片厚度以及橫板上加強(qiáng)片長度四個(gè)因素對(duì)泡沫夾芯復(fù)合材料T型接頭的抗彎曲性能的影響。結(jié)果表明對(duì)接頭彎曲性能的影響程度從強(qiáng)到弱依次為:芯材厚度、泡沫墊角度、橫板上加強(qiáng)片末端距離橫板末端的距離以及加強(qiáng)片厚度。最優(yōu)的T型接頭方案:泡沫厚度為50mm、泡沫墊的角度為60°、加強(qiáng)片厚度為7mm以及上加強(qiáng)片末端距離橫板末端20mm。該方案并未出現(xiàn)在已做過的9組實(shí)驗(yàn)中,通過補(bǔ)充模擬驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明了最佳方案確實(shí)具有最高的抗彎曲性能。最后采用瞬態(tài)分析研究了四個(gè)因素分別對(duì)接頭抗瞬態(tài)彎曲載荷的影響。結(jié)果表明當(dāng)泡沫墊的角度增加時(shí),接頭的抗動(dòng)態(tài)載荷性能出現(xiàn)波動(dòng),70°是泡沫墊的最佳設(shè)計(jì)角度;與前者類似,當(dāng)芯材厚度的增加時(shí),接頭的抗動(dòng)態(tài)載荷性能也出現(xiàn)波動(dòng),40mm是最佳設(shè)計(jì)厚度;加強(qiáng)片厚度的增加會(huì)降低瞬態(tài)彎曲載荷性能,3mm是最佳設(shè)計(jì)厚度;加強(qiáng)片末端距離的增加會(huì)導(dǎo)致接頭的抗瞬態(tài)彎曲載荷性能呈現(xiàn)先降低后增長,60mm是最佳的設(shè)計(jì)長度。
[Abstract]:T joint is one of the important connection structures in ship. It is often used to connect the tank bulkhead with the hull. T joint can not only effectively disperse the load, but also maintain the overall water resistance of the hull. The load transfer between vertical planes can be realized by T-joint, so the joint of T-joint is the most important link in the whole structure. The safety of ship depends to a great extent on the T-joint between substructures. Therefore, it is of great significance to design a reasonable T-joint of composite sandwich structure for ship safety. Compared with traditional metal or pure composite T-joints, Foam sandwich composite T-joint has light weight, The advantages of high stiffness and good impact resistance. Replacing the traditional T-joints with foam sandwich T-joints will become the mainstream trend in ship construction. The effect of geometry of foam sandwich composite T-joint on static bending load and transient bending load is studied. The accuracy of material performance parameters determines whether the analysis results are correct or not. Through a series of experiments, the basic mechanical properties of the square cloth reinforced composites used in the joints were measured. The parameterized finite element model of T-joints was established by ANSYS's APDL language. According to the characteristics of fiber fabric composites, the failure criterion and stiffness degradation mode of this paper are given according to the failure criterion of 謾 lvaro and Ye delamination failure criterion. The progressive failure analysis program of T-joint is compiled by APDL language. The validity of the program was verified by tensile test. The thickness of foam sandwich and the angle of triangular foam pad were investigated by orthogonal experiment. The influence of four factors on the bending resistance of foam sandwich composite T-joints is shown as follows: the thickness of core material and the angle of foam pad, the order of the influence on the bending properties of the joints is: the thickness of core material and the angle of foam pad. The distance between the end of the stiffener and the end of the transverse plate and the thickness of the stiffener. The optimum T-joint scheme is: foam thickness is 50mm, foam pad angle is 60 擄, stiffener thickness is 7mm and the upper stiffener ends are close to the end of the transverse plate. 20mm. the scheme did not appear in the nine groups of experiments that have been done, The experimental results of supplementary simulation verify that the best scheme has the highest bending resistance. Finally, the effects of four factors on the bending load of the joint are studied by transient analysis. The results show that when the angle of foam pad is increased, The optimum design angle of foam pad is that the dynamic load resistance of the joint fluctuates 70 擄, and the optimum design thickness is 40mm when the thickness of core material increases. The optimum design thickness is 3 mm when the thickness of the stiffener increases, and the optimum design length is 60 mm after the increase of the end distance of the stiffener.
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1601746