钢质I型、折边型夹层甲板板格力学性能分析与优化设计

摘要

激光焊接钢质夹层结构作为一种新型结构,在船舶结构中的应用起步较晚,深入开展激光焊接钢质夹层结构力学性能分析研究,提出具有实用性的分析设计方法和准则,提高甲板结构的综合性能,减轻结构重量,提高船舶结构设计水平是十分必要的。
　　本文提出了基于有限元软件ANSYS的激光焊接钢质夹层甲板板格结构强度计算的子模型方法。分别对不考虑激光焊接焊缝缺陷的夹层板格结构的壳单元计算模型和考虑激光焊接焊缝缺陷的体单元子模型进行强度分析,并与考虑激光焊接焊缝缺陷的全部体单元模型计算结果进行对比,验证壳单元计算模型和子模型方法用于计算夹层甲板板格强度的正确性。
　　采用有限元软件LS-DYNA的非线性准静态方法,对比分析了基于体单元模型和壳单元模型的I型夹芯夹层板格结构在单轴向压力作用下的非线性稳定性(极限强度),其中体单元模型考虑了激光焊接焊缝缺陷细节;获得了夹层甲板板格结构主要构件的失效形式及失效过程,提出了计算夹层甲板板格结构非线性稳定性(极限强度)的合理计算模型。
　　提出了确定钢质I型、折边型夹芯夹层甲板板格初始结构设计方案的方法。建立考虑夹层板格强度和刚度设计要求的优化设计数学模型,并采用遗传算法进行求解。将优化设计结果作为夹层板格结构的设计初值,并采用子模型方法和非线性准静态方法分别详细分析了I型、折边型夹层甲板板格结构强度特性及结构的非线性稳定性(极限强度)。
　　本文研究工作为钢质I型、折边型夹芯夹层甲板板格结构的强度和稳定性计算及其设计应用奠定了良好的基础。

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1 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2 夹层甲板板格结构强度计算的子模型方法

2.1 子模型方法

2.2 夹层甲板板格结构强度分析

2.3 本章小结

3 面内载荷下夹层板格结构极限强度计算模型与失效分析

3.1 计算模型与计算方法

3.2 I型夹层板格结构极限强度计算结果及分析

3.3 本章小结

4 夹层甲板板格结构优化设计

4.1. 夹层甲板板格结构尺寸初步确定方法

4.2 夹层甲板板格结构强度分析

4.3 夹层甲板板格结构极限强度（非线性稳定性）分析

4.4 夹层甲板板格结构和加筋甲板板格结构强度与非线性稳定性对比

4.5 本章小结

5 全文总结

5.1 全文工作总结

5.2 本文主要创新点

5.3 工作展望

致谢

参考文献

附 录1 攻读学位期间发表论文

附 录2 攻读学位期间参与科研项目