船用sps結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與破壞機理研究

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1、學(xué)校代碼：10289分類號：TE951密級：公開學(xué)號：129010015江蘇科技大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文（全日制專業(yè)學(xué)位）船用SPS結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與破壞機理研究研究生姓名葉仁傳導(dǎo)師姓名田阿利（副教授）申請學(xué)位類別全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位授予單位江蘇科技大學(xué)學(xué)科專業(yè)船舶與海洋工程論文提交日期2014年12月30日研究方向船體結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析論文答辯日期2015年3月20日答辯委員會主席評閱人2015年3月18日分類號：TE951密級：公開學(xué)號：129010015江蘇科技大學(xué)碩士學(xué)位論文船用SPS結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與破壞機理研究學(xué)生姓名葉仁傳指導(dǎo)教師田阿利副教授江蘇科技大學(xué)二零一五年三月AThesi

2、sSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonDynamicResponseandDamageMechanismofSPSStructureforShipSubmittedbyYeRenchuanSupervisedbyTianAliJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2015江蘇科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本

3、論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：年月日江蘇科技大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于：(1)保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。(2)不保密□。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名

4、：年月日年月日摘要摘要夾層結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的力學(xué)性能引起了造船界的關(guān)注，其在船舶與海洋工程及航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍逐漸擴大，與船舶常用的帶有扶強材的單一金屬板相比具有重量輕、抗疲勞、結(jié)構(gòu)形式簡單、良好的吸能、抗腐蝕及抗沖擊能力強、空間利用率高、隔振降噪及濾波等優(yōu)點，隨著對SPS夾層結(jié)構(gòu)研究的深入，SPS夾層板大量應(yīng)用于船舶制造將是一種不可阻擋的趨勢。本文以船用SPS為研究對象，通過對船用SPS結(jié)構(gòu)的受力特點及內(nèi)部應(yīng)力場和位移場進行分析，在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上建立了兩種求解SPS夾層板的數(shù)學(xué)模型，運用大量的經(jīng)典理論和有限元計算結(jié)果對兩種理論進行了驗證并運用以上數(shù)學(xué)模型重點研究了船用SPS結(jié)構(gòu)

5、的自由振動、靜態(tài)力學(xué)行為和動態(tài)響應(yīng)問題。此外對SPS夾層板的動靜態(tài)本構(gòu)方程、面/芯脫層問題以及不同SPS夾層板的沖擊動力學(xué)性能進行了一定程度的研究。本文重點研究的內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下：（1）運用板的平衡運動微分方程推導(dǎo)了忽略芯材質(zhì)量慣性的夾層板的控制方程和含芯材質(zhì)量慣性的夾層板的控制方程，運用權(quán)威的數(shù)值實例和經(jīng)典理論及有限元軟件對兩種模型的準(zhǔn)確度和精度進行了驗證，在此基礎(chǔ)上對不同面板和芯材厚度的自由振動以及在正弦載荷、均布載荷、集中力載荷等的位移場進行了分析。在保證理論模型準(zhǔn)確的情況下對受脈沖載荷、諧振載荷以及多次連續(xù)加載的有阻尼效應(yīng)和無阻尼效應(yīng)的船用SPS夾層結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)進行了分析

6、，探討了質(zhì)量慣性力和阻尼力對SPS夾層結(jié)構(gòu)的影響。（2）在理論分析的基礎(chǔ)上通過實驗研究了高應(yīng)變率下面板鋼、芯材以及鋼/聚氨酯夾層板的準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率動態(tài)本構(gòu)關(guān)系，得到了能夠準(zhǔn)確描述芯材聚氨酯彈性體和鋼/聚氨酯夾層板高應(yīng)變率下的本構(gòu)方程并通過實驗證明了其精度。（3）由于夾層板較易發(fā)生脫層，根據(jù)夾層板的受力特點以及破壞形式，通過給船用SPS結(jié)構(gòu)設(shè)定一個初始脫層，研究船用SPS夾層結(jié)構(gòu)在脫層損傷下結(jié)構(gòu)的自由振動和動態(tài)響應(yīng)。對比分析了完好夾層板和有脫層夾層板的動態(tài)響應(yīng)。為了方便處理LS-DYNA輸出數(shù)據(jù)，作者運用M語言開發(fā)了一個數(shù)據(jù)處理并直觀顯示為三維圖的軟件Figure3D。（4）最后運用

7、LS-DYNA軟件詳細(xì)研究了傳統(tǒng)加筋板、SPS結(jié)構(gòu)及SPS加筋板在低速沖擊下的動態(tài)響應(yīng)，對比分析了傳統(tǒng)加筋板、SPS結(jié)構(gòu)和SPS加筋板的自由振動和沖擊動態(tài)響應(yīng)。關(guān)鍵詞：SPS結(jié)構(gòu)；數(shù)學(xué)模型；動態(tài)響應(yīng)；本構(gòu)方程；面/芯脫層；Figure3D軟件IAbstractAbstractSandwichplateattractsnavalarchitecturesfieldattentionbecauseexcellentmechanicalpropertiesand