艦船在作戰(zhàn)條件下會受到各種武器的攻擊,直接威脅艦船的生存能力,因此研究沖擊載荷作用下船體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)具有重要的意義。艦船的總體結(jié)構(gòu)大多可以簡化為殼梁結(jié)構(gòu),因此對沖擊載荷作用下船體殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析研究意義重大。目前廣泛使用的基于拉格朗日網(wǎng)格的有限元法處理大變形等問題時會遇到網(wǎng)格畸變等問題,光滑粒子流體動力學(xué)（SPH）是一種無網(wǎng)格方法,可以完全擺脫計(jì)算網(wǎng)格的限制,非常適合求解大變形問題。本文首先研究了國內(nèi)外無網(wǎng)格方法的具有代表性的工作,重點(diǎn)針對無網(wǎng)格方法在計(jì)算結(jié)構(gòu)動力學(xué)方面的研究現(xiàn)狀,選取了修正光滑粒子流體動力學(xué)方法（corrective smoothed particle method,CSPM）作為殼梁結(jié)構(gòu)的靜動力學(xué)響應(yīng)分析的研究方法。針對傳統(tǒng)SPH的完備性缺陷,使用CSPM方法修正改進(jìn)了SPH方法,提高了計(jì)算精度。針對直接使用實(shí)體單元建模耗費(fèi)計(jì)算資源的缺點(diǎn),基于Mindlin-Reissner平板理論建立了CSPM殼結(jié)構(gòu)模型,僅使用通過殼結(jié)構(gòu)中面的一層粒子描述殼結(jié)構(gòu)運(yùn)動。建立CSPM殼結(jié)構(gòu)的控制方程,考慮了結(jié)構(gòu)大變形中的幾何非線性問題,將CSPM方法應(yīng)用于殼結(jié)構(gòu)靜力和動力響應(yīng)分析中。為... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

船體分段圖（來源互聯(lián)網(wǎng)）

如圖 1.1 和圖 1.2。研究板殼梁這一基本的結(jié)構(gòu)形式及其在外加載荷作用下的靜力動力響應(yīng)特性，對于更為復(fù)雜船舶結(jié)構(gòu)的在多種形式的外載荷作用下的承極限載能力有著至關(guān)重要的意義。船舶結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)研究方式分為實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值研究和理論研究，其中實(shí)驗(yàn)研究是最為準(zhǔn)確和可信的研究方法，但是由于其耗費(fèi)高昂、操作難度大且可移植性差等缺點(diǎn)，無法得到大規(guī)模廣泛的應(yīng)用；理論研究在處理簡單結(jié)構(gòu)十分有效，在某些特定的條件下可以得到解析的解，但是如果結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜則很難得到準(zhǔn)確的結(jié)果，具有較大的局限性；由于上述兩種方法的固有缺陷，數(shù)值研究的方法應(yīng)運(yùn)而生，它從理論公式出發(fā)，將目標(biāo)的問題域離散成足夠小的可以求解的微元，隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，數(shù)值研究方法耗費(fèi)計(jì)算資源的局限性越來越小，因此得到了越來越廣泛的運(yùn)用。結(jié)構(gòu)研究數(shù)值方法中以基于網(wǎng)格的有限單元法以及有限差分法發(fā)展得最為迅速，在經(jīng)過幾十年的進(jìn)步后，已經(jīng)出現(xiàn)了許多種基于這兩種數(shù)值方法的大型商用軟件，這些通用的軟件在結(jié)構(gòu)及其性能分析中得到了廣泛的應(yīng)用，同時也得到了越來越多的認(rèn)可，在結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬計(jì)算中承擔(dān)著重要的角色。

圖 2.1 支持域與問題域相對位置示意圖（內(nèi)部）圖 2.2 光滑函數(shù)支持域在問題域交界處示意圖(截?cái)?整理上述推導(dǎo)過程，可以得到場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的核近似表達(dá)式為式(2-4)和式(2-8)，現(xiàn)整理如下[5]：,,x x x x xx x x x xf f W h df f W h d (2-9)2.2.2 無網(wǎng)格 SPH 粒子近似在 SPH 方法中一般將整個連續(xù)的問題域離散為具備獨(dú)立得物理性質(zhì)的有限個空間粒子。如式(2-9)所表示的積分形式的近似關(guān)系可以通過離散的形式轉(zhuǎn)化為臨近支持域中全部粒子累加求和的形式[8]。如下圖圖 2.3 所示，圖中的紅色點(diǎn)表示中心目標(biāo)的待求解的粒子，藍(lán)色封閉范圍就代表了粒子的臨近支持域范圍。


本文編號：3409354