艦船在作戰(zhàn)條件下會受到各種武器的攻擊,直接威脅艦船的生存能力,因此研究沖擊載荷作用下船體結構的響應具有重要的意義。艦船的總體結構大多可以簡化為殼梁結構,因此對沖擊載荷作用下船體殼梁結構響應分析研究意義重大。目前廣泛使用的基于拉格朗日網(wǎng)格的有限元法處理大變形等問題時會遇到網(wǎng)格畸變等問題,光滑粒子流體動力學（SPH）是一種無網(wǎng)格方法,可以完全擺脫計算網(wǎng)格的限制,非常適合求解大變形問題。本文首先研究了國內(nèi)外無網(wǎng)格方法的具有代表性的工作,重點針對無網(wǎng)格方法在計算結構動力學方面的研究現(xiàn)狀,選取了修正光滑粒子流體動力學方法（corrective smoothed particle method,CSPM）作為殼梁結構的靜動力學響應分析的研究方法。針對傳統(tǒng)SPH的完備性缺陷,使用CSPM方法修正改進了SPH方法,提高了計算精度。針對直接使用實體單元建模耗費計算資源的缺點,基于Mindlin-Reissner平板理論建立了CSPM殼結構模型,僅使用通過殼結構中面的一層粒子描述殼結構運動。建立CSPM殼結構的控制方程,考慮了結構大變形中的幾何非線性問題,將CSPM方法應用于殼結構靜力和動力響應分析中。為... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

船體分段圖（來源互聯(lián)網(wǎng)）

如圖 1.1 和圖 1.2。研究板殼梁這一基本的結構形式及其在外加載荷作用下的靜力動力響應特性，對于更為復雜船舶結構的在多種形式的外載荷作用下的承極限載能力有著至關重要的意義。船舶結構的傳統(tǒng)研究方式分為實驗研究、數(shù)值研究和理論研究，其中實驗研究是最為準確和可信的研究方法，但是由于其耗費高昂、操作難度大且可移植性差等缺點，無法得到大規(guī)模廣泛的應用；理論研究在處理簡單結構十分有效，在某些特定的條件下可以得到解析的解，但是如果結構較為復雜則很難得到準確的結果，具有較大的局限性；由于上述兩種方法的固有缺陷，數(shù)值研究的方法應運而生，它從理論公式出發(fā)，將目標的問題域離散成足夠小的可以求解的微元，隨著計算機的快速發(fā)展，數(shù)值研究方法耗費計算資源的局限性越來越小，因此得到了越來越廣泛的運用。結構研究數(shù)值方法中以基于網(wǎng)格的有限單元法以及有限差分法發(fā)展得最為迅速，在經(jīng)過幾十年的進步后，已經(jīng)出現(xiàn)了許多種基于這兩種數(shù)值方法的大型商用軟件，這些通用的軟件在結構及其性能分析中得到了廣泛的應用，同時也得到了越來越多的認可，在結構的數(shù)值模擬計算中承擔著重要的角色。

圖 2.1 支持域與問題域相對位置示意圖（內(nèi)部）圖 2.2 光滑函數(shù)支持域在問題域交界處示意圖(截斷)整理上述推導過程，可以得到場函數(shù)及其導數(shù)的核近似表達式為式(2-4)和式(2-8)，現(xiàn)整理如下[5]：,,x x x x xx x x x xf f W h df f W h d (2-9)2.2.2 無網(wǎng)格 SPH 粒子近似在 SPH 方法中一般將整個連續(xù)的問題域離散為具備獨立得物理性質的有限個空間粒子。如式(2-9)所表示的積分形式的近似關系可以通過離散的形式轉化為臨近支持域中全部粒子累加求和的形式[8]。如下圖圖 2.3 所示，圖中的紅色點表示中心目標的待求解的粒子，藍色封閉范圍就代表了粒子的臨近支持域范圍。


本文編號：3409354