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圆柱壳结构的强度分析和设计的相关研究

发布于:2016-05-03 21:15
强度分析

      带肋圆柱壳结构广泛应用于许多工程实践之中,潜艇耐压船体就是典型的带肋圆柱壳结构。进行结构强度分析是进行结构设计的前提,一般情况下,设计人员根据结构使用情况和有关原理,在现有规范的限制下进行计算。这对于一般的不是太复杂的中小型结构形式可以实现,但对于结构较为复杂的大型结构,尤其对结构安全性要求较高的复杂结构,手算工作量较大并且计算过程较为繁琐,有时甚至是不能实现的,这时一些大型的有限元分析App为设计者提供了很大的帮助,用ANSYS有限元分析App对带肋圆柱壳结构的设计进行研究。在采用ANSYS进行结构强度分析时,有限元模型的建立是求解的关键环节,现就带肋圆柱壳结构进行有限元模型建立中的有关问题进行讨论,对带肋圆柱壳结构的强度进行分析研究。
      影响带肋圆柱壳结构强度的因素很多,涉及到材料性能及结构尺寸等。表列出了与本计算相关的某带肋圆柱壳结构的相关参数。
      因为潜艇耐压船体结构在实际工作中受到的是均匀外压,目前,在对潜艇耐压船体进行结构试验时,往往采取封端为平板的方式来代替实际上较为复杂的实体结构,从而达到传递荷载的作用。在采用ANSYS进行结构强度分析时,可以采取一端为平板,另一端设置为固定约束的实体模型。如图所示的带肋带肋圆柱壳结构,本研究自上而下依次将其编号为1,2,3…..,表2列出了封端为平板时壳体上的最大等效应。
      虽然封端为平板的实体模型在实际试验中应用较为广泛,但由于它和实际结构相差较远,有时会带来较大的计算误差,所以封端为半球而的实体模型是可以尝试的实体模型形式之一。这种模型虽然在制作中存在一定的困难,但它和实艇的传力途径更为接近,因此本研究在用ANSYS对带肋圆柱壳结构进行分析时,建立了如图所示的实体模型,该模型一端为半球而,另一端为固定约束。表列给出了封端为半球而时壳体上的最大等效应力值,图为相应的等效应力云图。
      在有限元模型建立的过程中,网格划分是其关键工作之一,网格划分的粗细程度决定了计算的精度和计算的速度。一般情况,网格划分的越细其计算结果越精确,但计算所的时间也越长,同时网格过细时有时也会带来较大的计算误差。在采用ANSYS进行结构强度分析时,常采用智能尺寸网格划分和定义单元尺寸划分网格两种方式。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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