钢夹层板船体结构强度及振动性能分析

论文摘要

复合材料由于其高强度高刚度重量比的突出优点,现今被广泛地用于各类现代船舶的制造。钢夹层板(SPS)作为一种新型船用复合材料,越来越受到国内外有关研究人员的关注。本文主要对以钢夹层板为代表的复合材料船体结构性能进行了如下几个方面的研究：1.研究钢夹层板的等效力学模型。总结了目前应用较多的几种夹层板的等效方法。利用不同的等效原则建立不同的等效模型,根据具体的算例分析了各种方法在计算夹层板的固有频率时的优劣,得出了适用于动态分析的等效方法；2.计算了钢夹层板的屈曲强度和材料屈服极限强度,在满足强度要求的基础上,对钢夹层板甲板板架结构进行了优化分析；3.推导出钢夹层板的自由振动方程,并给出了最为常见的四边简支条件下的钢夹层板固有频率计算公式；4.以一条化学品船为母型船对其甲板和基座结构进行材料和结构改装设计。并对改装前后振动性能进行比较,得出钢夹层结构减振性能的优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.2 钢夹层板的应用背景
• 1.2 钢夹层板研究现状
• 1.2.1 钢夹层板结构理论研究现状
• 1.2.2 钢夹层板等效方法研究现状
• 1.2.3 钢夹层板动力学研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 钢夹层板等效方法
• 2.1 概述
• 2.1.1 基本假设
• 2.1.2 位移模型
• 2.1.3 材料属性
• 2.2 单层板应变-力矩关系
• 2.3 静态等效法
• 2.3.1 等效为单层板的等效法
• 2.3.2 等效板的工程算法
• 2.4 动态等效
• 2.4.1 Hamilton原理
• 2.4.2 动态等效理论
• 2.5 算例分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 钢夹层板结构强度分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限元模型模拟理论
• 3.2.1 壳体混合约束方法
• 3.2.2 三种建模方法比较
• 3.3 钢夹层板屈曲强度分析
• 3.3.1 钢夹层板的理论屈曲应力
• 3.3.2 钢夹层板的规范屈曲应力
• 3.3.3 钢夹层板的有限元分析屈曲应力
• 3.3.4 结果分析
• 3.4 钢夹层板极限强度
• 3.4.1 材料失效理论
• 3.4.2 算例
• 3.5 甲板板架强度评估及结构优化
• 3.5.1 结构优化
• 3.5.2 有限元分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 钢夹层板振动性能分析
• 4.1 概述
• 4.2 实特征值分析方法
• 4.3 夹层板的固有频率计算
• 4.3.1 钢夹层板的自由振动方程
• 4.3.2 四边简支的夹层板固有频率
• 4.4 算例
• 4.5 本章小结
• 第5章 钢夹层板船体结构振动性能分析
• 5.1 概述
• 5.1.1 船舶振动危害及减振方法
• 5.1.2 复合材料结构的减振机理
• 5.2 有限元动力分析方法
• 5.2.1 瞬态响应分析
• 5.2.2 频率响应分析
• 5.3 悬臂梁振动实例分析
• 5.3.1 实验描述
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 局部振动分析
• 5.4.1 基座的振动响应分析
• 5.4.2 甲板板架固有频率分析
• 5.5 全船固有频率分析
• 5.5.1 钢夹层板船体结构建模
• 5.5.2 边界条件
• 5.5.3 振动结果
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢