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1、·38·肋骨倒圓角對(duì)水下航行體圓柱殼體影響分析楊順奇，周字濤，許霽(中船重工七五O試驗(yàn)場(chǎng)第五研究室，云南昆明650101)摘要：在利用計(jì)算式設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求的水下航行體圓柱殼體時(shí)，往往沒有考慮到肋骨倒圓角對(duì)圓柱亮體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響其倒圓角的大，卜往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。文中將利用有限元分析軟件來分析肋骨倒圃角對(duì)圓柱殼體的強(qiáng)度以及屈曲穩(wěn)定J}生的影響，通過分析找出肋骨倒圓角對(duì)水下航行體圓柱殼體的強(qiáng)度穩(wěn)定性影響規(guī)律以方便在水下抗行體．0==工程設(shè)計(jì)時(shí)使用。-一。：一■j曩．r關(guān)鍵詞：肋骨倒圓角水下航行體圓柱殼體有限
2、元分析。0i≯中圖分類號(hào)：039‘文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：llXr2—6886(2011)02—0038—04I---AnAnalysisonUUV’sRibFilletandliⅡtlricaIShellBasedonFiniteElementMethodYANGShunqi，ZHOUYutao，XUJiAbstract：WhenusingformulatodesignUUV’S(UnmanedUnderseaVehicle)cylindricalshell，weusuallywithouttakingtheeff
3、ectofUUV’Sribfillet．Ribfilletsizeisoftendeterminedbasedonexperience．Inthispaper，wewillusefiniteelementanalysissoft·waretoanalyzetherelationshipbetweenribfilletandcylindricalshel1．Finally，wewilldetermineanappropriateribfilletbasedontheanalyzingresults．Keywords：r
4、ibfillet：UUV；cylindricalsheu；finiteelementanalysis加以解決，其中使用有限元分析法是一種經(jīng)常使用的方0引言法，本文就某一型號(hào)水下航行體圓柱殼體梯形肋骨倒圓角水下航行體殼體通常有幾個(gè)獨(dú)立的艙段組成，其形的大小對(duì)殼體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響使用Pro／E中有限元狀中部為圓柱段，頭部和尾部為曲線段，為了盡可能的減仿真的方法進(jìn)行分析，以期通過分析找出肋骨倒圓角對(duì)水輕殼體重量，艙段結(jié)構(gòu)基本是環(huán)肋加強(qiáng)的薄壁殼體。作用下航行體圓柱殼體的強(qiáng)度、穩(wěn)定性影響規(guī)律，以方便在水在殼體上的主要外載荷是
5、外部靜水壓力，薄壁殼體在外壓下航行體工程設(shè)計(jì)時(shí)使用。作用下主要有兩種可能的破壞方式：一是由于強(qiáng)度不足，1等間距圓柱殼體強(qiáng)度、穩(wěn)定性有限元分析殼板中的應(yīng)力超過了材料的屈服極限而破壞；二是由于穩(wěn)定性不足，使殼體的局部或總體失穩(wěn)而失去承載能力。因在本文中將使用參數(shù)如表1所示的某型水下航行體此，在進(jìn)行殼體設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)滿足以下指標(biāo)要求：1)最等問距肋骨水下航行體的圓柱殼體為分析比較的模型，其大工作壓力(通常認(rèn)為是水下航行體最大航深處所受的海截面示意圖見圖1。水壓力)，也就是要求殼體要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；2)內(nèi)部有效容積要足
6、夠大，以便能夠容納內(nèi)部的儀器設(shè)備；3)工藝性好，便于加工。理論上水下航行體等間距肋骨圓柱段殼體的強(qiáng)度和圖1圓柱殼體截面示意圖穩(wěn)定性可通過文獻(xiàn)[1]中的計(jì)算方法計(jì)算得到，其計(jì)算式在文獻(xiàn)[4—5]等論文以及工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，表1基本參數(shù)表但是在實(shí)際應(yīng)用中的水下航行體等間距肋骨圓柱段殼體E一材料彈性模量E=0．7×10MPar一殼板厚度7-：5mill的具體形狀和理論計(jì)算式要求假設(shè)的等間距肋骨圓柱殼殼體工作壓力P：3．8×10Pa卜肋骨間距f=92．5mm體具體形狀有相當(dāng)?shù)牟顒e，而這些差別恰恰是理論計(jì)算式一圓柱體
7、半徑R=280nlm。一梯形肋骨上底長(zhǎng)a=12mm沒有涵蓋的。整體式結(jié)構(gòu)的圓柱殼體中梯形肋骨倒圓角￡一倉段長(zhǎng)度L=800milh一梯形肋骨高h(yuǎn)=10mm就是一個(gè)在理論計(jì)算考慮不到的因素，究竟倒圓角的大小一材料泊松比=O．3一梯形肋骨夾角蘆：130。對(duì)殼體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有怎么樣的影響需使用別的方法·39·基于圓柱形殼體的對(duì)稱性以及減小有限元分析工作分析圖4可一盎==雹目：咐=：量的考慮，選取該圓柱殼體的1／4進(jìn)行建模分析。按照表知，該圓柱殼體：：：=：■?Ⅻ'l中的數(shù)據(jù)使用Pm／E建立肋骨沒有倒圓角(也就是R在3．8M
8、Pa的水=O、r=0)的三維有限元模型，并在Pro／E有限元分析模壓下發(fā)生第一階塊中在控制最大元素尺寸為l0的情況下進(jìn)行有限元網(wǎng)格屈曲失穩(wěn)載荷系劃分，劃分結(jié)果見圖2。在圖2所示模型中1／4截面處施數(shù)是【)．3562，這加循環(huán)對(duì)稱約說明次殼體在施圖4倒圓角前一階屈曲失穩(wěn)圖束，在殼體兩端加3．8MPa的壓面上施加軸向位強(qiáng)時(shí)將會(huì)失穩(wěn)，這些數(shù)據(jù)和理論計(jì)
