[目的]設(shè)計(jì)可靠、有效的復(fù)合材料上層建筑與鋼質(zhì)主船體連接結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料上層建筑在艦船上應(yīng)用面臨的難點(diǎn)之一。[方法]綜合考慮各種連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)、缺點(diǎn),采用"π"型雙螺栓、雙剪切連接形式設(shè)計(jì)復(fù)合材料與鋼連接結(jié)構(gòu)。提取上層建筑與主船體連接位置在浪花飛濺沖擊載荷作用下的垂向反力及彎矩作為設(shè)計(jì)載荷,利用有限元軟件ANSYS校核2種工況下的強(qiáng)度。[結(jié)果]計(jì)算結(jié)果表明,各項(xiàng)需要考核的應(yīng)力指標(biāo)均小于材料的極限應(yīng)力,并且保留了一定的安全裕度,所設(shè)計(jì)的連接結(jié)構(gòu)較為合理、可靠。[結(jié)論]在2種設(shè)計(jì)工況的強(qiáng)度校核中,泡沫芯材剪切應(yīng)力的安全裕度最小;對(duì)于芯材較厚的夾芯板,泡沫芯材的剪切應(yīng)力是薄弱環(huán)節(jié),故在設(shè)計(jì)復(fù)合材料夾芯板連接結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注芯材的剪切問(wèn)題。

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【部分圖文】：

圖1單剪連接結(jié)構(gòu)變形示意圖

由于單剪連接結(jié)構(gòu)本身不對(duì)稱，如圖1(a）所示，在拉、壓作用下會(huì)產(chǎn)生偏心彎矩，如圖1(b）所示，相對(duì)于對(duì)稱的雙剪結(jié)構(gòu)，其連接強(qiáng)度明顯要低，因此對(duì)于復(fù)合材料與鋼的螺栓連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文推薦使用雙剪結(jié)構(gòu)的連接形式。螺栓連接結(jié)構(gòu)的連接形式將直接影響螺栓連接的強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)有復(fù)合材料與金....

圖2復(fù)合材料與金屬連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)型

“L”型連接（圖2(a））可用在上層建筑的圍壁上。其優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需布置連接鋼板，減重效果好，同時(shí)螺栓未顯露在空氣中，氣動(dòng)外形較好，因此獲得的雷達(dá)散射面最小，在隱身性能上具有優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是：螺栓布置在結(jié)構(gòu)下方，需要在甲板上開孔，將導(dǎo)致出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，破壞甲板的連續(xù)性，并且甲板的邊板位....

圖2復(fù)合材料與金屬連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)型

圖2復(fù)合材料與金屬連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)型“π”型連接（圖2(b））同樣多用于上層建筑的圍壁底端，復(fù)合材料夾芯板內(nèi)、外兩側(cè)布置連接鋼板。其優(yōu)點(diǎn)是：從結(jié)構(gòu)安全的角度來(lái)說(shuō)此種連接形式最為可靠，同時(shí)可以傳遞較大的載荷。當(dāng)上層建筑側(cè)壁受到較大的面外壓力時(shí)，可以在內(nèi)側(cè)連接鋼板上額外焊接加強(qiáng)肘板....

圖3復(fù)合材料與鋼的“π”型連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型示意圖

由于復(fù)合材料上層建筑與鋼質(zhì)主船體連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)尚不成熟，為了得到更加安全、可靠的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)易于在工藝上實(shí)現(xiàn)，結(jié)合復(fù)合材料上層建筑的受力特點(diǎn)，本文選用“π”型連接作為復(fù)合材料上層建筑圍壁與鋼質(zhì)主船體之間連接結(jié)構(gòu)的基本形式。參考復(fù)合材料夾芯板在艦船上的一些應(yīng)用情況，夾芯板....

本文編號(hào)：3985722