[目的]運(yùn)用有限元方法研究環(huán)殼過渡對錐-錐結(jié)構(gòu)極限承載能力的影響。[方法]采用弧長法分別計(jì)算無初始幾何缺陷及含一階模態(tài)變形初始缺陷的錐-環(huán)-錐及錐-錐連接結(jié)構(gòu)的極限承載能力,分析其破壞模式,通過對比,得出環(huán)殼過渡對不同錐角的錐-錐結(jié)構(gòu)極限承載能力的影響規(guī)律。[結(jié)果]結(jié)果表明,當(dāng)環(huán)殼右側(cè)錐殼的半錐角較小時(shí),錐-環(huán)-錐與錐-錐結(jié)構(gòu)艙段的破壞發(fā)生在環(huán)殼左側(cè)錐殼殼板,前者的極限承載能力優(yōu)于后者,且含模態(tài)變形初始缺陷的錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)的極限載荷比無初始幾何缺陷時(shí)下降了12%～13%;隨著環(huán)殼右側(cè)錐殼半錐角的不斷增大,兩種結(jié)構(gòu)極限承載能力的差距不斷縮小。當(dāng)右側(cè)半錐角繼續(xù)增大,結(jié)構(gòu)的破壞區(qū)域變?yōu)榄h(huán)殼右側(cè)錐殼,錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)的極限承載能力與錐-錐結(jié)構(gòu)保持一致,含模態(tài)變形初始缺陷的錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)的極限載荷比無初始幾何缺陷時(shí)下降了8.8%左右,錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)對左側(cè)錐殼的初始缺陷敏感度相對于右側(cè)錐殼更高。[結(jié)論]研究結(jié)果可為潛艇錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來源】：中國艦船研究. 2020,15(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

2種過渡結(jié)構(gòu)及加肋錐-環(huán)-錐結(jié)合殼結(jié)構(gòu)示意圖

采用ANSYS有限元軟件建立不同錐角γ2的系列錐-環(huán)-錐和錐-錐連接結(jié)構(gòu)有限元模型，如圖2所示。殼體、肋骨均采用shell 181殼單元，彈性模量E=2.1×105MPa，泊松比υ=0.3，選項(xiàng)中選擇雙線性各向同性強(qiáng)化塑性材料，采用Von Mises屈服準(zhǔn)則。有限元模型網(wǎng)格尺寸為100 mm′196 mm，總單元數(shù)為75 776個。半徑較大一側(cè)邊界固支，較小一側(cè)邊界僅放松軸向，靜水壓力p=6.62 MPa，施加在耐壓殼體外表面，同時(shí)將結(jié)構(gòu)的縱向力以F=p′πR32/n（其中n為該側(cè)端面的節(jié)點(diǎn)數(shù)）集中力的形式，按力的等效作用原理分配到半徑較小一側(cè)端面的各節(jié)點(diǎn)上。2 無初始幾何缺陷的錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)極限承載能力

由圖3～圖4可以看出，無初始缺陷的2種結(jié)構(gòu)破壞模式都為肋間殼板的屈曲破壞。錐角較小時(shí)，破壞區(qū)域?yàn)榄h(huán)殼左側(cè)一檔的錐殼。錐-環(huán)-錐結(jié)構(gòu)在γ2=6.25°、錐-錐結(jié)構(gòu)在γ2=6.75°時(shí)，右側(cè)錐殼開始出現(xiàn)屈曲破壞。隨著錐角不斷增大，環(huán)殼左側(cè)錐殼和除邊界加厚處理外最右邊的錐殼產(chǎn)生共同屈曲破壞，最后發(fā)展為僅最右檔的圓錐殼產(chǎn)生屈曲破壞。圖4 極限載荷作用下不同γ2時(shí)的錐-錐結(jié)構(gòu)位移云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3088983