鋁合金上層建筑參與總縱彎曲的有效程度研究.pdf

1、艦船上層建筑武備增多引起船舶重量加大，重心升高的問題，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往希望減小上層建筑參與船體總縱彎曲的程度，以減小艦船上層建筑結(jié)構(gòu)的的尺寸。而采用比重和彈性模量小的鋁合金作為上層建筑材料可以在很大程度上減輕船體重量、降低船舶重心。本論文基于這種設(shè)計(jì)思想，采用線性有限元法對(duì)鋁合金上層建筑參與船體總縱彎曲的特性以及上層建筑端部的應(yīng)力集中問題進(jìn)行了分析。
　　為了更好地分析鋁合金上層建筑參與船體總縱彎曲的特性，本文采用多組簡(jiǎn)化的等

2、效模型對(duì)問題進(jìn)行研究，得到了鋁合金上層建筑與主船體之間相互作用的應(yīng)力分布規(guī)律；在進(jìn)行模型有效性分析時(shí)，采用理論計(jì)算與有限元計(jì)算相結(jié)合的方式來確定有效性定義中的相關(guān)物理量，對(duì)不同材料、不同長(zhǎng)度的鋁合金上層建筑的有效性作了研究，并與鋼質(zhì)上層建筑有效性作了比較。
　　通過對(duì)鋁合金上層建筑參與總縱彎曲的特性分析，得出采用鋁合金作為上層建筑材料可大大降低其參與船體總縱彎曲的有效程度，設(shè)置伸縮接頭將長(zhǎng)上層建筑分割成短上層建筑，可明顯降低其參與

3、總縱彎曲的有效程度，對(duì)長(zhǎng)度大于船長(zhǎng)60％的上層建筑，可認(rèn)為其中部完全參與總縱彎曲。
　　在研究上層建筑端部應(yīng)力集中問題的過程中，本文對(duì)應(yīng)力集中的概念進(jìn)行了一般性介紹。同時(shí)討論了有限元模型中復(fù)合接頭結(jié)構(gòu)的模擬方式。根據(jù)上層建筑端部應(yīng)力集中的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并通過有限元方法與理論方法分別計(jì)算了不同材料上層建筑在不同的優(yōu)化方案下端部的應(yīng)力集中系數(shù)。
　　通過對(duì)上層建筑端部應(yīng)力集中問題的分析，得出熱點(diǎn)應(yīng)力及應(yīng)力集

4、中系數(shù)隨上層建筑過渡結(jié)構(gòu)處圓弧半徑的增大而減小，且隨著圓弧半徑的增大，熱點(diǎn)應(yīng)力及應(yīng)力集中系數(shù)的減小趨勢(shì)逐漸變緩，短上層建筑伸縮接頭處的應(yīng)力集中現(xiàn)象非常嚴(yán)重，且不易通過結(jié)構(gòu)過渡的方式得到明顯的改善，在沒有特殊要求的情況下可適當(dāng)減少該結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用。
　　本文基于有限元分析的方法，對(duì)上層建筑參與總縱強(qiáng)度的有效性以及上層建筑應(yīng)力集中等問題進(jìn)行了初步的分析與討論，得到了上層建筑參與總縱彎曲的一些應(yīng)力分布規(guī)律及特點(diǎn)。文章根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)