用于泡沫夾層復(fù)合材料全船結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算的高效單元研究.pdf

1、在近幾十年里,高比強(qiáng)度、高比剛度的復(fù)合材料,特別是由纖維增強(qiáng)塑料面板和輕質(zhì)材料夾層組合得到的夾層結(jié)構(gòu),刷新了船舶建造行業(yè)的經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn),并在船舶的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式方面引起了巨大的變革。然而受我國復(fù)合材料制造發(fā)展的滯后性影響,復(fù)合材料船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建造與國際水平相比落后較大。我國對于復(fù)合材料船舶結(jié)構(gòu)的有限元分析近些年才開始發(fā)展,特別是對于大型泡沫夾層復(fù)合材料船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的仿真工作,鮮有論文公開發(fā)表,嚴(yán)重影響了泡沫夾層復(fù)合材料船舶行業(yè)的發(fā)展

2、,因此泡沫夾層復(fù)合材料如何進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)物的數(shù)值仿真分析與方法應(yīng)用相關(guān)研究是十分必要的。
　　本文從經(jīng)典夾層板殼理論出發(fā),簡要介紹了常見夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)。在前期工作經(jīng)驗(yàn)上,選用ANSYS仿真平臺,以SHELL91“三明治”殼單元為基礎(chǔ)建立仿真方法。面對船用泡沫夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特殊性,建立一種基于經(jīng)典夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路的等效參數(shù)換算體系,形成等效仿真方法,確定了結(jié)構(gòu)初始剛度、初始破壞載荷、極限破壞載荷的仿真判別方法,使得SHE

3、LL91“三明治”殼單元對船用泡沫夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可用。文中詳細(xì)說明了船用泡沫夾層復(fù)合材料梁、板等基本結(jié)構(gòu)的彎曲試驗(yàn),對等效仿真方法進(jìn)行驗(yàn)證,等效仿真得到的結(jié)構(gòu)初始剛度、初始破壞載荷、極限破壞載荷等與試驗(yàn)結(jié)果吻合。
　　在前人確定的數(shù)值試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上,展開一系列數(shù)值試驗(yàn),并與等效仿真進(jìn)行對比,結(jié)果吻合較好,具有較強(qiáng)的實(shí)用性與推廣性。初步認(rèn)為此方法可應(yīng)用于大型泡沫夾層復(fù)合材料船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的仿真計(jì)算,在保證精度的基礎(chǔ)上大大減小了計(jì)