艙室輕量化壁板結(jié)構(gòu)仿真分析方法研究.pdf

1、面對(duì)當(dāng)今人類社會(huì)對(duì)節(jié)能減排的提倡,以及國際海事組織提出的“新船能效設(shè)計(jì)指數(shù)”要求所帶來的壓力,全世界造船業(yè)都在努力實(shí)現(xiàn)船舶的低燃油消耗、低污染、高運(yùn)輸效率。在保證船舶強(qiáng)度的前提下,通過減少船舶自重、實(shí)現(xiàn)船舶輕量化來提高船舶運(yùn)輸效率已經(jīng)成為國際航運(yùn)界的共識(shí)。
　　輕艙壁是一種廣泛應(yīng)用在船舶與海洋工程上層建筑中的艙壁結(jié)構(gòu)形式,一般只起簡(jiǎn)單的間隔作用,具有一定的剛性。而蜂窩夾層板作為一種輕型復(fù)合材料,具有彎曲剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、隔

2、聲隔熱效果好等特點(diǎn)。本文探討用蜂窩夾層板替代船舶與海洋工程上層建筑中的傳統(tǒng)輕艙壁結(jié)構(gòu),以此來達(dá)到一定的減重目的。目前蜂窩夾層板主要是在一些船舶特殊結(jié)構(gòu)和特殊船型的建造中得到使用,還未在造船領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的一部分原因是對(duì)蜂窩夾層板在實(shí)際工程中的應(yīng)用研究仍然不夠充分,需要確定出合理可靠的靜力分析方法應(yīng)用于工程實(shí)際。而蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)由于其芯層細(xì)觀結(jié)構(gòu)較多,工程實(shí)際中無法完全按照三維實(shí)體模型進(jìn)行有限元分析。因此,有必要對(duì)蜂窩夾層板的等效仿真方

3、法進(jìn)行探討。
　　本文采用理論分析、物理模型試驗(yàn)和有限元仿真相結(jié)合的方法,對(duì)蜂窩夾層板的等效仿真方法進(jìn)行了研究,對(duì)比分析了基于三種等效理論的等效仿真方法,并初步分析了蜂窩夾層板替代船舶與海洋工程上層建筑中傳統(tǒng)輕艙壁的減重效果,主要工作如下:
　　首先對(duì)比分析了多位學(xué)者推導(dǎo)的蜂窩芯層等效力學(xué)參數(shù)公式,并聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。然后介紹了目前常用的三種蜂窩夾層板等效理論,即等效板理論、蜂窩板理論、三明治夾芯板理論,為之后的等效仿

4、真方法對(duì)比分析提供了理論支持。
　　為了驗(yàn)證蜂窩夾層板有限元三維實(shí)體模型的仿真效果,本文對(duì)蜂窩夾層板試樣進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c仿真模型相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力和撓度誤差較小,認(rèn)為蜂窩夾層板三維實(shí)體模型可以作為驗(yàn)證等效仿真方法準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)。
　　將三種蜂窩夾層板等效理論分別與ANSYS有限元軟件中的殼單元結(jié)合使用,以三維實(shí)體模型仿真結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)比分析三種等效仿真方法在蜂窩夾層板靜力分析中的仿真效果,并全面驗(yàn)證了基于三明治夾芯