潜艇内部平面舱壁极限强度研究

论文摘要

潜艇内部平面舱壁是潜艇结构的重要组成部分,在舱室破损时,要求保障平面舱壁承受进水压力时不至于破坏,确保临舱安全及保证舱室总体稳定性。这就涉及到研究潜艇内部平面舱壁的极限强度问题。首先,基于结构塑性极限分析理论,针对受椭圆分布线载荷作用的不对称工字梁,分析剪力对两端刚性固定梁极限承载能力的影响。在此基础上,利用简化方法,计算舱壁承梁材极限载荷值;利用非线性有限元软件MSC.Marc,针对单根承梁材弹塑性破坏机理进行分析,并与本文及规范计算值进行比较。然后对设置“两根水平横梁”、“井字梁”的平面舱壁进行破坏机理分析,给出了其最终的极限机构。其次,研究舱壁承梁材开孔位置、开孔大小、加强方案对承梁材极限强度的影响。主要从开孔弯曲应力、剪切应力分布和应力集中情况、开孔区域塑性扩展规律、横梁极限承载能力、破坏机理和极限机构等进行分析。对于加强方案,通过专门分析开孔区域塑性扩展速率和塑性扩展长度,评估了各加强方案的优劣性,最后给出了平面舱壁大梁开孔及加强措施的合理方案。最后,对典型潜艇平面舱壁进行初步的承梁材开孔及加强方案设计,并通过对未开孔、开孔加强前后的舱壁极限承载能力的有限元计算,对比分析了开孔对舱壁承载能力的影响,验证了开孔及其加强方案的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 平面舱壁研究概况
• 1.2.2 平面板架结构和交叉梁系结构研究概况
• 1.2.3 梁系结构开孔研究概况
• 1.2.4 船体极限强度研究概况
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 高腹板短梁中剪力对极限承载能力的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料模型选择
• 2.3 高腹板短梁中剪力对极限承载能力的影响
• 2.3.1 不对称工字型梁截面弯矩M 和剪力Q 的关系
• 2.3.2 剪力对受椭圆分布载荷作用的横梁极限承载能力的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 潜艇平面舱壁破坏机理分析
• 3.1 非线性有限元计算
• 3.1.1 有限元模型
• 3.1.2 双重非线性
• 3.1.3 Marc 求解控制
• 3.2 单根水平横梁破坏机理分析
• 3.2.1 水平横梁等效线载荷处理
• 3.2.2 水平横梁极限承载压力理论计算
• 3.2.3 水平横梁破坏机理分析
• 3.3 平面舱壁破坏机理分析
• 3.3.1 “两根水平横梁”平面舱壁破坏机理分析
• 3.3.2 “井字梁”平面舱壁破坏机理分析
• 3.3.3 结论
• 3.4 本章小结
• 第四章 平面舱壁水平横梁开孔及加强方案极限强度研究
• 4.1 概述
• 4.2 开孔位置对横梁极限强度的影响
• 4.2.1 开孔位置对应力集中的影响
• 4.2.2 开孔位置对极限承载能力的影响
• 4.3 开孔大小对横梁极限强度的影响
• 4.4 开孔加强方案对横梁极限强度的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 潜艇内部平面舱壁开孔及加强后极限承载能力计算
• 5.1 开孔及加强方案初步设计
• 5.2 开孔未加强平面舱壁极限承载能力计算
• 5.2.1 平面舱壁塑性应变扩展规律及破坏机构分析
• 5.2.2 平面舱壁构件力学响应分析
• 5.2.3 结论
• 5.3 开孔加强后平面舱壁极限承载能力计算
• 5.3.1 平面舱壁应力分布和变形分析
• 5.3.2 平面舱壁塑性应变扩展规律及破坏机构分析
• 5.3.3 平面舱壁构件力学响应分析
• 5.3.4 加强效果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 本文主要研究工作和结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 未来研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录 Ⅱ 攻读硕士学位期间参与的科研情况