钢夹层耐压环肋圆柱壳结构性能研究

摘要

环肋圆柱壳已被证实是水下耐压结构中最经济、合理有效的结构型式之一.近年来,钢夹层复合结构凭借其重量轻、比刚度大、减振降噪等一系列优越性在水下工程结构中得到越来越广泛的应用.本文首先建立了钢夹层耐压环肋圆柱壳力学模型,给出了钢夹层耐压环肋圆柱壳结构分析的理论计算方法;在此基础上,采用有限元的方法对比分析了钢夹层与传统环肋圆柱壳的刚度、强度和极限承载能力;最后还将理论分析方法与有限元计算结果进行了比较,得到了一些有价值的结论,为钢夹层耐压环肋圆柱壳结构的应用奠定了基础.本文从理论分析的角度出发，建立了钢夹层耐压环肋圆柱壳的力学模型，并给出了理论计算方法，可以为后续研究提供参考和借鉴;采用有限元的分析方法，对比分析了钢夹层与传统耐压环肋圆柱壳的刚度、强度以及稳定性，结果表明:钢夹层环肋圆柱壳的刚度及极限承载能力都比传统单层环肋圆柱壳优越，尽管夹芯层不承担载荷，但对提高夹层结构的抗弯刚度是大有裨益的;利用本文的理论计算方法得出的极限承载能力与有限元计算结果十分吻合，其中，钢夹层耐压环肋圆柱壳的误差为4.2%，满足工程应用要求;虽然本文对钢夹层结构的研究取得了一定的进展，但对包括粘弹性蠕变、蠕变屈曲、压缩疲劳、冲击强度、可能的非线性本构关系、三维应力失效衡准、微观缺陷效应、材料特性的时效等等的估计和评价还缺乏深入的研究，这些将是钢夹层耐压结构应用研究的重点方向。