基于ANSYS加筋圆柱壳结构强度分析研究

论文摘要

棱柱壳体是指由不同曲率的柱壳组成的壳体,当构成棱柱壳体结构的柱壳或者板上有纵向或者横向的加强时,这种结构就叫做加强棱柱壳体。加强棱柱壳体广泛应用于工程领域,本文主要应用加强棱柱法和ANSYS软件对环肋耐压壳体进行强度分析。首先,基于对现存加强壳体强度分析方法的种种不足,本文引入奇异函数-Dirac函数,精确描述各个加强材的几何特征及其位置,然后针对具有纵横加强的“壳单元”,利用位移协调条件对壳体表面和加强筋中的力进行了组合,推导出了纵横加强棱柱壳体的静力微分方程,并简要叙述了其求解思路,编制了相应的程序进行应力的计算求解。其次,本文针对环肋圆柱壳,这一潜艇中部比较常用的结构形式,在遭受水下非接触爆炸时的弹塑性响应问题进行了研究。本文通过经验公式描述了壳体表面的冲击波载荷,然后利用有限元软件ANSYS进行了数值仿真计算,分析了壳体和加强筋在冲击波载荷作用下的弹塑性响应,最后,采用了几个非完整状态的环肋圆柱壳作为算例,应用加强棱柱法计算了在受均匀外压的情况下壳体的应力分布,并与有限元计算程序进行了对比,验证了用加强棱柱法进行应力计算结果的可信度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 加强棱柱法综述
• 1.3 非接触水下爆炸对潜艇的破坏作用研究综述
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 有纵横加强的柱壳的微分方程
• 2.1 概述
• 2.2 柱壳的基本关系式
• 2.2.1 应力位移关系表达式
• 2.2.2 内力位移关系表达式
• 2.3 具有纵横加强的柱壳的内力表达式
• φ，N_x，M_φ，M_x的计算'>2.3.1 N_φ，N_x，M_φ，M_x的计算
• φx和N_xφ的计算'>2.3.2 N_φx和N_xφ的计算
• xφ和M_φx的计算'>2.3.3 M_xφ和M_φx的计算
• 2.4 基本微分方程的推导
• 2.4.1 柱形薄壳的静力微分方程
• 2.4.2 具有纵横加强的柱壳的微分方程
• 2.4.3 典型加筋圆柱壳结构的简化微分方程
• 2.5 本章小结
• 第3章 非线性有限元理论
• 3.1 概述
• 3.2 非线性问题分类
• 3.3 弹塑性问题有限元理论
• 3.3.1 Von-Mises屈服准则
• 3.3.2 材料加载、卸载判别准则
• 3.3.3 塑性应力应变关系
• 3.3.4 泊松比的取值问题
• 3.3.5 弹塑性增量有限元基本方程
• 3.3.6 弹塑性增量有限元基本方程
• 3.3.7 单元应力的计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 加筋圆柱壳弹塑性响应数值计算
• 4.1 概述
• 4.2 计算载荷的确定
• 4.2.1 基本假定
• 4.2.2 爆炸载荷作用下圆柱壳运动速度的确定
• 4.2.3 圆柱壳湿表面压力的确定
• 4.3 加筋圆柱壳材料属性和有限元设定
• 4.3.1 加筋圆柱壳的材料属性
• 4.3.2 ANSYS有限元软件的设定
• 4.4 加筋圆柱壳计算模型
• 4.4.1 结构几何模型
• 4.4.2 有限元模型
• 4.5 计算结果及分析
• 4.5.1 计算结果
• 4.5.2 结果分析讨论
• 4.6 本章小结
• 第5章 非完整状态环肋圆柱壳强度计算
• 5.1 概述
• 5.2 纵横加筋圆柱壳微分方程的解
• 5.3 不完整状态环肋圆柱壳强度算例
• 5.3.1 环肋圆柱壳的微分方程
• 5.3.2 计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 1.结论
• 2.进一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研工作
• 致谢