用于泡沫夾層復(fù)合材料全船結(jié)構(gòu)有限元計算的高效單元研究.pdf

1、在近幾十年里,高比強度、高比剛度的復(fù)合材料,特別是由纖維增強塑料面板和輕質(zhì)材料夾層組合得到的夾層結(jié)構(gòu),刷新了船舶建造行業(yè)的經(jīng)典標準,并在船舶的設(shè)計和生產(chǎn)方式方面引起了巨大的變革。然而受我國復(fù)合材料制造發(fā)展的滯后性影響,復(fù)合材料船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計、建造與國際水平相比落后較大。我國對于復(fù)合材料船舶結(jié)構(gòu)的有限元分析近些年才開始發(fā)展,特別是對于大型泡沫夾層復(fù)合材料船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的仿真工作,鮮有論文公開發(fā)表,嚴重影響了泡沫夾層復(fù)合材料船舶行業(yè)的發(fā)展

2、,因此泡沫夾層復(fù)合材料如何進行大型結(jié)構(gòu)物的數(shù)值仿真分析與方法應(yīng)用相關(guān)研究是十分必要的。
　　本文從經(jīng)典夾層板殼理論出發(fā),簡要介紹了常見夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法與經(jīng)驗。在前期工作經(jīng)驗上,選用ANSYS仿真平臺,以SHELL91“三明治”殼單元為基礎(chǔ)建立仿真方法。面對船用泡沫夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特殊性,建立一種基于經(jīng)典夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計思路的等效參數(shù)換算體系,形成等效仿真方法,確定了結(jié)構(gòu)初始剛度、初始破壞載荷、極限破壞載荷的仿真判別方法,使得SHE

3、LL91“三明治”殼單元對船用泡沫夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可用。文中詳細說明了船用泡沫夾層復(fù)合材料梁、板等基本結(jié)構(gòu)的彎曲試驗,對等效仿真方法進行驗證,等效仿真得到的結(jié)構(gòu)初始剛度、初始破壞載荷、極限破壞載荷等與試驗結(jié)果吻合。
　　在前人確定的數(shù)值試驗方法基礎(chǔ)上,展開一系列數(shù)值試驗,并與等效仿真進行對比,結(jié)果吻合較好,具有較強的實用性與推廣性。初步認為此方法可應(yīng)用于大型泡沫夾層復(fù)合材料船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的仿真計算,在保證精度的基礎(chǔ)上大大減小了計