结构形式与复合材料构成对70m舰船刚度的影响

摘要

随着现代材料科学的进步,舰船制造材料逐步向新型材料转变。复合材料,特别是玻璃纤维增强相复合材料(GFRP),已成为舰船制造的一种主流材料。由于玻璃纤维增强相复合材料弹性模量较小,造成舰船刚度不足,使舰船大型化发展受到限制,并会使舰船出现各类安全问题。因此,必须对复合材料舰船如何提高刚度的方法进行研究。
　　在舰船型表面相同的情况下,本文主要从船体结构形式和复合材料构成两方面入手研究舰船提高刚度的方法。
　　首先,考虑船体结构形式对舰船刚度的影响。舰船骨架结构的差别,很多程度上导致舰船的整体结构性能。本文主要设计研究了横骨架、纵骨架、混合骨架、硬壳式以及夹层式结构等五种舰船骨架结构;在工况相同的前提下进行对比分析,从而选出最优结构形式。
　　其次,考虑复合材料构成对舰船刚度的影响。由于复合材料的可设计性,对选出的船体结构形式进行不同材料构成设计及分析,并与等重低磁钢船进行对比分析,研究其对动、静刚度提高所产生的影响。
　　第三,考虑到所涉及到舰船的特殊工作环境,对爆炸载荷进行了研究;并通过瞬态动力学分析软件MSC.Dytran对水下爆炸工况下的舰船进行了有限元分析计算,对比验证了水下非接触爆炸载荷下,提高刚度方法的有效性。
　　最终,通过对船体结构形式和复合材料构成的研究,提出提高复合材料舰船刚度的方法,为复合材料舰船大型化发展提供理论支持和数值分析支持,为复合材料舰船整体性能优化的开展提供依据。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 全船有限元模型建立及工况设定

2.1 引言

2.2 全船尺寸及示意图

2.3 全船有限元模型

2.4 模型载荷计算

2.5 本章小结

第3章 舰船结构方面提高刚度方法研究

3.1 引言

3.2 舰船内部骨架

3.3 有限元计算及结果对比分析

3.4 本章小结

第4章 材料方面提高舰船刚度方法的研究

4.1 引言

4.2 理论基础

4.3 有限元模型

4.4 对比分析方案

4.5 材料设计方案

4.6 舰船各项单项性能分析

4.7 本章小结

第5章 爆炸载荷下舰船提高刚度方法的效果对比分析

5.1 引言

5.2 水下爆炸载荷的基本理论

5.3 水下爆炸过程数值仿真

5.4 爆炸载荷下舰船及水域有限元模型建立

5.5 舰船刚度性能对比分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢