沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研究

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1、分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研究碩士研究生：黃玉虹指導(dǎo)教師：孫士麗副教授學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造論文主審人：郭君副教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研究碩士研究生：黃玉虹指導(dǎo)教師：孫士麗副教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造所在單位：船舶工程學(xué)院論文提交日期：2018年1月4日論文答辯日期：2018年3月13日學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertat

2、ionfortheDegreeofM.EngStudyontheResponseAnalysisofShellsandBeamsunderImpactLoadBasedontheCSPMMethodCandidate:HuangYuhongSupervisor:Prof.SunShiliAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission:Jan.4,2018DateofOral

3、Examination:Mar.13,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究

4、生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫(xiě)的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研

5、究摘要艦船在作戰(zhàn)條件下會(huì)受到各種武器的攻擊，直接威脅艦船的生存能力，因此研究沖擊載荷作用下船體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)具有重要的意義。艦船的總體結(jié)構(gòu)大多可以簡(jiǎn)化為殼梁結(jié)構(gòu)，因此對(duì)沖擊載荷作用下船體殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析研究意義重大。目前廣泛使用的基于拉格朗日網(wǎng)格的有限元法處理大變形等問(wèn)題時(shí)會(huì)遇到網(wǎng)格畸變等問(wèn)題，光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）是一種無(wú)網(wǎng)格方法，可以完全擺脫計(jì)算網(wǎng)格的限制，非常適合求解大變形問(wèn)題。本文首先研究了國(guó)內(nèi)外無(wú)網(wǎng)格方法的具有代表性的工作，重點(diǎn)針對(duì)無(wú)網(wǎng)格方法在計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的研究現(xiàn)狀，選取了修正光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法（correctivesmoothedparticlemeth

6、od，CSPM）作為殼梁結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析的研究方法。針對(duì)傳統(tǒng)SPH的完備性缺陷，使用CSPM方法修正改進(jìn)了SPH方法，提高了計(jì)算精度。針對(duì)直接使用實(shí)體單元建模耗費(fèi)計(jì)算資源的缺點(diǎn)，基于Mindlin-Reissner平板理論建立了CSPM殼結(jié)構(gòu)模型，僅使用通過(guò)殼結(jié)構(gòu)中面的一層粒子描述殼結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。建立CSPM殼結(jié)構(gòu)的控制方程，考慮了結(jié)構(gòu)大變形中的幾何非線性問(wèn)題，將CSPM方法應(yīng)用于殼結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力響應(yīng)分析中。為解決無(wú)網(wǎng)格方法在數(shù)值計(jì)算中的不穩(wěn)定現(xiàn)象，使用拉格朗日核函數(shù)以及應(yīng)力點(diǎn)積分技術(shù)提高了計(jì)算的穩(wěn)定性。針對(duì)無(wú)網(wǎng)格方法中梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的理論問(wèn)題，基于Timoshenko梁理論建立

7、二維平面梁的CSPM幾何非線性靜力和動(dòng)力分析方法，結(jié)構(gòu)的幾何離散僅需在中性軸上布置一列粒子，完善了CSPM方法中實(shí)體-殼-梁三種典型結(jié)構(gòu)理論。同時(shí)推導(dǎo)了等效加筋板和耦合加筋板理論公式，研究了兩種理論方法的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。為將來(lái)的三維無(wú)網(wǎng)格梁以及復(fù)雜板架結(jié)構(gòu)的理論公式推導(dǎo)打下基礎(chǔ)。在水下爆炸的沖擊載荷使船體結(jié)構(gòu)在達(dá)到破壞前產(chǎn)生屈曲失效的工程問(wèn)題研究中，采用CSPM方法研究了彈性圓柱殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。研究了圓柱殼結(jié)構(gòu)的在沖擊載荷作用下動(dòng)力屈曲問(wèn)題，探討了不同的沖擊波峰值和周期對(duì)于動(dòng)力屈曲特