發(fā)布時間：2020-11-11 11:09

　　 復(fù)合材料應(yīng)用于艦艇的上層建筑結(jié)構(gòu)中,不僅能夠使結(jié)構(gòu)重量減輕,從而降低船舶重心高度、提高船舶穩(wěn)性及快速性,還能起到隔聲、隱身等重要作用。目前國內(nèi)對于鋼質(zhì)主體上安裝復(fù)合材料上層建筑的研究處于起步階段,關(guān)于復(fù)合材料上層建筑的變形規(guī)律的研究更是鮮見公開研究成果,因此本文對復(fù)合材料上層建筑的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。首先進行了鋼質(zhì)主體泡沫夾芯復(fù)合材料上層建筑模型在中拱彎曲載荷下的靜載試驗,包括設(shè)計試驗?zāi)Ｐ�、試驗工裝以及測點的布置方案。通過試驗,得到了橫剖面上各測點的應(yīng)變分布規(guī)律、各層甲板應(yīng)變沿船寬方向的分布規(guī)律、上層建筑與主體交界面處的應(yīng)變分布規(guī)律以及上層建筑的有效性。然后建立了有限元模型,并將試驗結(jié)果與有限元結(jié)果進行了對比,以此驗證了使用有限元數(shù)值模擬方法來分析泡沫夾芯復(fù)合材料上層建筑強度問題的可靠性。此外,針對甲板應(yīng)變分布規(guī)律試驗結(jié)果與有限元結(jié)果的不同作出了分析。研究了夾芯結(jié)構(gòu)FRP層的材料參數(shù)對上層建筑側(cè)壁變形規(guī)律的影響,發(fā)現(xiàn)FRP層彈性模量和剪切模量是導(dǎo)致復(fù)合材料側(cè)壁變形不同于鋼質(zhì)側(cè)壁的主要原因。對獨立的上層建筑分別在豎向力和水平力作用下的變形進行了深入的分析,發(fā)現(xiàn)FRP層的彈性模量對σ_x _p和σ_(xq)的影響是一致的。隨著彈性模量的增大,單位高度Δσ_(xp)或Δσ_x _q的絕對值變大。剪切模量對σ_x _p和σ_(xq)的影響不一致。隨著剪切模量的增大,單位高度Δσ_(xp)的絕對值增大,而單位高度Δσ_(xq)的絕對值減小。從上層建筑的長度以及材料兩個方面,討論了上層建筑參與總縱彎曲的程度,發(fā)現(xiàn)當(dāng)泡沫夾芯復(fù)合材料上層建筑的長度為100%船長時,其承擔(dān)的彎矩占總彎矩的比例不足10%。同時,通過與相同結(jié)構(gòu)形式的鋼質(zhì)上層建筑對比,發(fā)現(xiàn)上層建筑材料對其參與總縱彎曲的程度有很大影響。另外,利用雙梁理論對長度分別為船長20%和80%的泡沫夾芯復(fù)合材料上層建筑模型(M2-20%及M2-80%)進行了分析,并修正了雙梁理論公式,且與有限元結(jié)果進行了對比。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：U674.7
【部分圖文】：

.2.1 國外上層建筑強度研究概況圖 1-1 概述了國外學(xué)者對于上層建筑問題的研究情況。根據(jù)文獻[19]記載ruhn 基于橡膠板模型試驗，較為詳細地研究了結(jié)構(gòu)不連續(xù)對船舶應(yīng)力分布的，發(fā)現(xiàn)上層建筑的長度對主甲板及其以上結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布具有重要的影響ing 通過在船體梁上方不同高度位置添加單層和多層的材料來研究其對總縱應(yīng)力的影響，并據(jù)此確定大型上層建筑的構(gòu)件尺寸。結(jié)果表明，如果上層兩端能夠有效地進行力的傳遞，那么設(shè)計出能完全有效地參與船體梁總縱的上層建筑是可能的。Hovgaard 發(fā)現(xiàn)在鉚接接頭和焊接接頭處存在剪應(yīng)力將此用于分析不連續(xù)的船體結(jié)構(gòu)[19,44]。1949 年，斯曼斯基利用間斷梁理論討論了上層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算的問題，但是間斷梁理論對單層上層結(jié)構(gòu)比較適用，若將其應(yīng)用到多層上層建筑的強度計算時，不僅計算困難且常常得不到足夠精確的結(jié)果[20]。Vasta 則首次提出了采用有效性來表征上筑參與總縱彎曲的程度[19]。

第 2 章基本理論和方法構(gòu)基本特性構(gòu)介紹由三部分——上下兩塊厚度較小、剛度較高的面板的芯材組成。夾芯部分將上下兩塊面板牢固地結(jié)合近。常用的面板材料主要是金屬材料（如鋁、不銹合板等。用作夾芯的材料具有很多的種類，歸納起沫（如聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等）、以及由金屬紋板夾芯或蜂窩型夾芯等。根據(jù)芯材結(jié)構(gòu)形式的不以下四類：泡沫夾芯結(jié)構(gòu)、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)、波紋夾如圖 2-1 所示。

圖 2-2 夾芯結(jié)構(gòu)受力原理示意圖[68]構(gòu)相比，夾芯結(jié)構(gòu)中由于存在中間芯層，使得上下面分發(fā)揮面板抗彎的性能，如表 2-1 所示。并且通過表度，雖然結(jié)構(gòu)的總重量有微小增加，但是結(jié)構(gòu)的整體。表 2-1 某夾芯結(jié)構(gòu)與實心結(jié)構(gòu)的強度和剛度對比[70]100 700 37100 350 9100 103 1構(gòu)理論模型由于具有眾多優(yōu)良性能，在工程實際中的應(yīng)用越來越也不斷深入，先后提出了各種關(guān)于夾芯結(jié)構(gòu)的分析與
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本文編號：2879107