某舰船发射装置基座结构强度计算方法研究

摘要

本文以某舰船发射装置基座结构为研究对象，在以往研究成果的基础上重点研究了考虑残余应力及材料本身缺陷下的基座结构强度。
　　针对发射装置基座结构设计，利用有限元软件建立三维模型，考虑到结构的复杂性，在满足计算精度的前提下对基座进行了一定的简化，其中包括小的开孔不予考虑，球扁钢头部采用近似的梁单元进行模拟。整个基座结构以壳单元和梁单元进行模拟。
　　以基座结构组成—加筋板结构为研究对象，运用完全耦合及顺序耦合方法对焊接残余应力进行模拟;以屈曲及后屈曲分析方法对结构几何缺陷进行模拟，并以该模拟方法对基座结构引入初始缺陷。
　　在不考虑结构缺陷的条件下，将基座所受外力视为恒定值进行准静态分析，以此检验结构设计的合理性，并与现有国家军用标准对比分析，得出有限元计算基座结构中支柱、加强筋、卷筒等重点部位的可靠性。
　　对考虑焊接残余应力及结构几何缺陷的基座结构进行有限元分析，并将结果与国家军用标准及理想模型对照，相比之下其结构应力状态有所提高，在此基础上研究了动力放大系数与后坐力增长持续时间及作用持续时间的关系，并解释了上述计算结果的差异性，为国家军用标准中关于动力放大系数的计算提供了一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的依据及意义

1．1．1 选题的提出

1．1．2 选题的意义

1．2 发射装置基座结构强度研究现状

1．2．1 结构初始缺陷研究现状

1．2．2 加筋板强度研究现状

1．2．3 基座结构强度研究现状

1．3 课题的来源及主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 课题主要研究内容

2 发射装置基座结构强度分析方法

2．1 发射装置基座强度概述

2．2 基座结构强度问题传统计算方法

2．3 有限元分析方法

2．3．1 有限元分析方法基本思想

2．3．2 有限元分析过程

2．4 发射装置基座结构有限元计算方法

2．4．1 非线性问题的分类

2．4．2 非线性有限元问题求解方法

2．5 初始缺陷的考虑

2．5．1 残余应力模拟方法介绍

2．5．2 初始挠度模拟方法介绍

2．6 基座结构强度研究方法

2．7 本章小结

3 加筋板焊接残余应力的模拟

3．1 焊接过程有限元理论

3．1．1 焊接温度场理论

3．1．2 焊接过程力学准则

3．1．3 焊接模型简化及假设

3．2 热源选取及参数确定

3．2．1 热源模型简介

3．2．2 热源模型选取及建立

3．2．3 材料定义

3．2．4 边界换热系数确定

3．2．5 热力耦合方法

3．3 焊接残余应力模拟

3．3．1 加筋板模型建立

3．3．2 完全耦合

3．3．3 顺序耦合

3．3．4 结果分析

3．4 本章小结

4 初始挠度的模拟

4．1 加筋板失效形式

4．2 线性及非线性屈曲分析理论

4．2．1 线性屈曲分析理论分析基础

4．2．2 非线性屈曲分析理论基础

4．3 初始挠度模拟方法

4．4 加筋板初始挠度分析

4．4．1 屈曲模态缺陷系数的选取

4．4．2 不同载荷比例作用下初始挠度分析

4．5 本章小结

5 静力学分析及理论强度计算

5．1 静力学分析基础

5．2 发射装置基座结构有限元建模

5．2．1 基座有限元建模主要原则

5．2．2 单元类型

5．2．3 方向定义

5．2．4 网格划分

5．2．5 模型范围

5．3 基座结构静力学分析

5．3．1 基座载荷确定

5．3．2 约束处理

5．3．3 准静态工况分析

5．4 基于GJB／Z 119-99基座结构强度计算

5．4．1 动力放大系数K的计算

5．4．2 作用在基座结构上的力

5．4．3 发射装置基座结构的强度校核

5．5 本章小结

6 考虑缺陷的基座结构强度计算研究

6．1 缺陷的考虑

6．2 初始缺陷的模拟及强度分析

6．3 结果对比分析

6．4 后坐力作用时间对动力放大系数的影响研究

6．4．1 结构阻尼

6．4．2 动力放大系数

6．5 本章小结

7 结束语

7．1 工作总结

7．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况