射流載荷作用下薄板結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋仿脈序布局優(yōu)化研究.pdf

1、加筋板結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料消耗少，以及強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以一直被廣泛的應(yīng)用于航天和船舶制造等相關(guān)領(lǐng)域。同時(shí)，由于加筋板結(jié)構(gòu)具有良好的力學(xué)特性，受到了各國(guó)科研人員的廣泛關(guān)注。目前，對(duì)加筋板結(jié)構(gòu)的研究工作主要集中于加筋板的靜力分析以及沖擊載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，在研究對(duì)象上以正交布筋方式的加筋板為主，對(duì)加筋板的振動(dòng)聲輻射特性和布筋方式基于仿生原理的加筋板所展開(kāi)的研究工作相對(duì)較少。因此，本文基于自然界中植物葉脈生長(zhǎng)的力學(xué)規(guī)律

2、，建立了射流載荷作用下仿脈序加筋板的結(jié)構(gòu)振動(dòng)模型和聲輻射優(yōu)化模型，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后得到最終合理的加強(qiáng)筋分布曲線。
　　首先，將氣泡射流載荷的形成原因和射流過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述，對(duì)射流載荷作用結(jié)構(gòu)時(shí)的水錘壓力公式進(jìn)行了推導(dǎo)。運(yùn)用聲學(xué)基本理論建立了板殼結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射模型，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值驗(yàn)證，并建立了射流載荷與結(jié)構(gòu)相互作用的耦合有限元模型。其次，設(shè)計(jì)了低壓電火花放電打火的氣泡射流實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中采用了固壁在氣泡上端和固壁在氣泡下

3、端的兩種典型的工況，對(duì)不同爆距下的射流速度、射流載荷形狀和水錘壓力等基本常量進(jìn)行測(cè)量。利用邊界元法編程模擬氣泡射流時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，將數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比論證。第三，將實(shí)驗(yàn)獲得的射流載荷加以總結(jié)并簡(jiǎn)化，將簡(jiǎn)化后的射流載荷與加強(qiáng)筋仿脈序生長(zhǎng)原理相結(jié)合，以板殼結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射理論作為加強(qiáng)筋布局的優(yōu)化準(zhǔn)則，得到合理的加強(qiáng)筋分布曲線，并對(duì)不同“種子”分布方式的仿脈序加筋板進(jìn)行聲輻射對(duì)比分析。最后，將仿脈序生長(zhǎng)的加筋板和實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的射流載荷建立有限