艙室輕量化壁板結(jié)構(gòu)仿真分析方法研究.pdf

1、面對當今人類社會對節(jié)能減排的提倡,以及國際海事組織提出的“新船能效設(shè)計指數(shù)”要求所帶來的壓力,全世界造船業(yè)都在努力實現(xiàn)船舶的低燃油消耗、低污染、高運輸效率。在保證船舶強度的前提下,通過減少船舶自重、實現(xiàn)船舶輕量化來提高船舶運輸效率已經(jīng)成為國際航運界的共識。
　　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合材料,具有彎曲剛度大、強度高、穩(wěn)定性好、隔

2、聲隔熱效果好等特點。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蜂窩夾層板在實際工程中的應(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)用于工程實際。而蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)由于其芯層細觀結(jié)構(gòu)較多,工程實際中無法完全按照三維實體模型進行有限元分析。因此,有必要對蜂窩夾層板的等效仿真方

3、法進行探討。
　　本文采用理論分析、物理模型試驗和有限元仿真相結(jié)合的方法,對蜂窩夾層板的等效仿真方法進行了研究,對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:
　　首先對比分析了多位學者推導的蜂窩芯層等效力學參數(shù)公式,并聯(lián)系實際應(yīng)用進行了總結(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、真方法對比分析提供了理論支持。
　　為了驗證蜂窩夾層板有限元三維實體模型的仿真效果,本文對蜂窩夾層板試樣進行了三點彎曲試驗,試驗模型與仿真模型相應(yīng)測點的應(yīng)力和撓度誤差較小,認為蜂窩夾層板三維實體模型可以作為驗證等效仿真方法準確性的標準。
　　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,以三維實體模型仿真結(jié)果作為標準,對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,并全面驗證了基于三明治夾芯