復(fù)合材料潛器起吊工況結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及模態(tài)分析研究.pdf

1、隨著人類對海洋開發(fā)力度的加大,潛水器已經(jīng)在海洋工程等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料力學(xué)性能相比于其它金屬材料具有明顯的優(yōu)勢,它作為一種新型材料,在潛水器結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮著巨大的潛力。當(dāng)復(fù)合材料層合板的層數(shù)、鋪層角度、鋪層方式變化時,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形會發(fā)生改變,所以,為保證潛水器結(jié)構(gòu)的安全性,就復(fù)合材料潛水器結(jié)構(gòu)來說,對承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核是十分必要的。由于復(fù)合材料正交各向異性的特點,使得運用彈性力學(xué)解析法計算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度過程變得非常繁瑣。隨著

2、大型工程計算軟件應(yīng)用的不斷發(fā)展,有限元法與工程計算軟件的結(jié)合,為分析潛水器結(jié)構(gòu)問題提供了新的解決方案。本文結(jié)合層合理論的復(fù)合材料力學(xué)設(shè)計方法,運用通用有限元分析軟件ANSYS對某碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料潛水器結(jié)構(gòu)在起吊工況下進(jìn)行力學(xué)仿真分析,為后續(xù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化提供依據(jù)。
　　首先,從層合板結(jié)構(gòu)的鋪層方式入手,應(yīng)用ANSYS軟件對不同鋪層形式的層合板進(jìn)行計算分析,得到了在層數(shù)相同的情況下,層合板的應(yīng)力、位移變化以及各層的應(yīng)力分布情

3、況。并將計算所得出的數(shù)據(jù)與復(fù)合材料力學(xué)性能試驗測定的試驗數(shù)據(jù)相比較,對比結(jié)果合理,驗證了有限元分析軟件計算復(fù)合材料潛水器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的可行性。其次,基于以上層合板理論及相關(guān)研究,針對某碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料潛水器結(jié)構(gòu),運用ANSYS對其在起吊工況下進(jìn)行仿真計算。根據(jù)復(fù)合材料力學(xué)性能試驗,得到復(fù)合材料層合板的材料性能參數(shù),依據(jù)參數(shù)建立了代表潛水器結(jié)構(gòu)的幾何模型;結(jié)合有限元分析計算與層合板理論對結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行強(qiáng)度分析,獲得復(fù)合材料潛水器結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)