通用大板式方舱结构设计与性能分析

论文摘要

方舱作为一种通用的设备装载平台,具有较强的机动性和环境适应性,日渐进入到更多的应用领域,因此迫切需要一套科学的理论和分析方法,来指导方舱的研制和生产。论文利用有限元技术对通用大板式方舱进行了结构性能研究。首先,采用经典迭层理论,分析了通用大板式方舱复合大板的拉伸、弯曲及扭转等力学性能;深入探讨了复合大板的建模方法,通过对比和试验,表明直接选用线性层状结构单元符合复合大板的特性;根据方舱的结构特点,对其余的安装构件进行了简化,建立了方舱的有限元模型。其次,通过ANSYS软件进行了方舱的力学特性分析,主要讨论了方舱的四种使用工况,计算了方舱的结构强度和刚度,结果表明铝板——聚氨酯泡沫——铝板复合夹层大板的力学特性在方舱结构设计中发挥着重要的应用价值;通过方舱在不同结构参数下的模态分析计算,求出了方舱的固有频率;对方舱平跌落过程进行了仿真,结果表明方舱结构安全;将理论计算与试验数据进行对比分析,验证了计算方法的正确性,得出方舱的基本结构。最后,基于方舱特殊的环境使用要求,建立了方舱复合夹层大板传热特性计算模型,计算了典型工况下不同结构方舱的保温性能,进一步完善了方舱的基本结构;分析方舱的电磁屏蔽原理,进行了方舱屏蔽效能的理论计算,校核方舱的基本结构。通过以上的分析、计算和校核,得出了满足不同承载要求的方舱结构设计基本思路,对提高方舱产品的技术水平具有借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外方舱技术应用现状及其发展
• 1.2.1 国外方舱技术发展现状
• 1.2.2 国内方舱技术发展现状
• 1.2.3 方舱技术的发展趋势
• 1.3 论文的主要研究内容和结构安排
• 第二章 方舱有限元模型的建立
• 2.1 方舱复合大板结构分析
• 2.2 有限元技术发展简介
• 2.3 方舱复合大板力学性能解析
• 2.3.1 层合板的应力应变关系
• 2.3.2 层合板的刚度
• 2.3.3 三层对称层合板的刚度
• 2.4 建立方舱有限元模型
• 2.4.1 方舱结构和材料物理特性的基本数据
• 2.4.2 复合大板模型的简化
• 2.4.3 梁的简化
• 2.4.4 其他部分的简化
• 2.4.5 建立模型
• 2.5 小结
• 第三章 基于ANSYS的方舱力学特性计算与分析
• 3.1 ANSYS软件
• 3.2 方舱的静力学计算与分析
• 3.2.1 结构静力有限元分析原理
• 3.2.2 安全系数与许用应力及大板稳定性计算
• 3.2.3 主要计算工况及主要计算结果
• 3.3 方舱的动力学计算与分析
• 3.3.1 动力学有限元分析原理
• 3.3.2 方舱的模态分析
• 3.3.3 方舱平跌落过程分析
• 3.4 计算与试验的比较
• 3.5 大板式方舱结构设计
• 3.6 小结
• 第四章 基于ANSYS的方舱传热特性分析
• 4.1 有限元热分析原理
• 4.1.1 热分析经典理论
• 4.1.2 ANSYS热分析概述
• 4.2 方舱的热分析
• 4.2.1 方舱密封及隔热保温结构设计
• 4.2.2 方舱大板的瞬态传热分析
• 4.3 不同复合大板结构计算结果对比
• 4.4 大板的结构特征对方舱传热性能的影响
• 4.5 小结
• 第五章 方舱电磁屏蔽效能的校核
• 5.1 方舱电磁屏蔽原理与要求
• 5.1.1 方舱电磁屏蔽原理
• 5.1.2 方舱电磁屏蔽的要求
• 5.2 方舱电磁屏蔽效能的理论计算
• 5.2.1 单层金属板的屏蔽效能计算
• 5.2.2 方舱双层金属大板的屏蔽效能计算
• 5.2.3 方舱的缝隙屏蔽效能计算
• 5.2.4 通风波导板的屏蔽效能计算
• 5.3 方舱电磁屏蔽结构设计
• 5.3.1 舱体内、外蒙皮的选择
• 5.3.2 大板厚度的确定
• 5.3.3 铆钉间距的确定
• 5.3.4 门、窗、孔口的屏蔽设计
• 5.3.5 空调安装的屏蔽设计
• 5.3.6 其他方面的屏蔽设计
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果