超空泡航行结构屈曲可靠性分析

论文摘要

目前,超空泡技术得到各国的重视,但对超空泡运动体本身结构问题的研究较少,对其进行结构可靠性分析的更少。超空泡运动体在高速运动时受到很大的轴向压力,且运动体结构一般设计为长细体,容易发生屈曲问题,考虑结构参数的不确定性,因此有必要对运动体结构进行屈曲可靠性分析。本文主要的工作内容如下：1、介绍可靠性基本理论、进行可靠性分析的蒙特卡洛法及拉丁超立方抽样法。2、分析超空泡航行体在稳定运动状态时的基本环境参数,给出了基本假设及边界条件,计算其在该状态下的载荷。并建立有限元模型进行结构应力分析。3、给出加肋圆柱壳基本方程,讨论其稳定性理论。讨论了线性屈曲及非线性屈曲的分析方法,并对超空泡结构进行线性屈曲及分线性屈曲分析。4、利用Ansys软件建立结构的有限元模型,应用蒙特卡洛法对超空泡航行体结构分别进行线性屈曲可靠性及非线性屈曲可靠性分析。在进行分析时,分别考虑单独随机变量以及综合各随机变量的情况。并对两种可靠性结果加以分析比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 超空泡航行体结构问题研究现状
• 1.3 薄壁结构稳定性理论的研究现状
• 1.4 结构可靠性的发展综述
• 1.5 研究内容、思路与方法
• 第2章 结构可靠性的基本理论
• 2.1 可靠性概念和基本原理
• 2.1.1 结构可靠性定义
• 2.1.2 结构功能函数
• 2.1.3 结构可靠性指标
• 2.1.4 结构可靠性指标的几何意义
• 2.2 蒙特卡洛法
• 2.2.1 蒙特卡洛法理论
• 2.2.2 随机变量的抽样和产生
• 2.2.3 蒙特卡洛法求解结构可靠度
• 2.3 拉丁超立方抽样法
• 2.4 本章小结
• 第3章 超空泡航行体结构载荷分析
• 3.1 结构载荷分析
• 3.1.1 基本环境参数
• 3.1.2 稳定运动基本假设与边界条件
• 3.1.3 稳定运动状态下的力
• 3.2 应力分析
• 3.2.1 有限元模型建立
• 3.2.2 轴力应力分析
• 3.2.3 升力应力分析
• 3.2.4 组合力应力分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 超空泡航行体结构屈曲特性分析
• 4.1 加肋圆柱壳基本方程
• 4.1.1 圆柱薄壳几何方程
• 4.1.2 圆柱薄壳单元弹性与几何刚度矩阵
• 4.1.3 环肋圆柱薄壳单元弹性与几何刚度矩阵
• 4.2 加肋圆柱壳稳定性理论
• 4.2.1 基本方程求解
• 4.2.2 加肋圆柱壳的稳定性
• 4.3 线性屈曲分析
• 4.3.1 线性屈曲
• 4.3.2 线性屈曲算例
• 4.4 非线性屈曲分析
• 4.4.1 非线性屈曲
• 4.4.2 非线性屈曲算例
• 4.5 本章小结
• 第5章 超空泡航行体结构屈曲可靠性分析
• 5.1 分析前准备工作
• 5.1.1 安全余量方程
• 5.1.2 随机变量的确定
• 5.2 结构可靠性分析
• 5.2.1 分析过程
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 可靠性算例
• 5.3.1 线性屈曲可靠性算例
• 5.3.2 非线性屈曲可靠性算例
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢