激光焊接夹层甲板板格强度计算的子模型方法

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1、第18卷第10期船舶力学Vol.18No.102014年10月JournalofShipMechanicsOct.2014文章编号：1007-7294（2014）10-1228-09激光焊接夹层甲板板格强度计算的子模型方法朱扬，程远胜，刘均（华中科技大学船舶与海洋工程学院，武汉430074）摘要：提出了基于有限元软件ANSYS的激光焊接钢质夹层甲板板格结构强度计算的子模型方法。分别对考虑激光焊接焊缝缺陷的I型夹层板格结构的壳单元计算模型和体单元子模型进行强度分析，并与全部体单元模型的芯层与上下面板连接处及面板中部处应力分布计算结果进行对

2、比，验证壳单元计算模型和子模型方法用于计算夹层甲板板格强度的正确性。计算结果表明，对强度特征关注区域，可建立多个体单元子模型，确定子模型边界影响区域范围，从而可较为准确地评估夹层甲板板格结构强度特性，包括焊缝处应力分布。壳单元计算模型可获得较为精确的板格变形值，但无法考虑激光焊接焊缝缺陷，获得的焊缝处最大应力值明显偏小。关键词：激光焊接夹层板格；子模型；有限元中图分类号：U661.43文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1007-7294.2014.10.009Sub-modelmethodforstrengthcalc

3、ulationofalaser-weldedsteelsandwichpanelstructureZHUYang,CHENGYuan-sheng,LIUJun(CollegeofNavalArchitectureandOceanEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract：Thispaperproposessub-modelmethodforcalculatingthestrengthofalaser-weldedsteel

4、sand-wichpanelstructurebyusingcommercialcodeANSYS.Thestrengthcomputationsofthesandwichpanelus-ingtheall-shellmodelandsub-modelareconductedrespectivelyandthestressdistributionsatthecon-nectionsbetweenthecoreandupper(bottom)sheetandonesatcentralpartbythosetwocomputationalm

5、odelsarecomparedrespectivelywiththoseobtainedfromtheall-solidmodeltoverifythecorrectionoftheall-shellmodelandthesubmodel.Theresultsshowthatmultiplesubmodelsarenecessaryfordeter-miningtheaccuratezonesinwhichthestressesfromthedifferentsubmodelsaresameorcloselysimilar.Inthi

6、sway,theaccuratestressesofinterestedstructurepartsincludingthelaser-weldeddefectscanbeob-tained.Theresultsalsoverifythatthedeformationofthepanelobtainedfromtheall-shellmodelisaccept-able,however,thestressesatthelaser-weldeddefectsfromtheall-shellmodelaremuchlessthanthose

7、obtainedfromtheall-solidmodel.Keywords:laser-weldedsteelsandwichpanel;sub-model;finiteelementanalysis1引言金属夹层结构采用以激光焊接为基础的制造技术，能够显著提高生产效率和降低能耗，具有高比收稿日期：2013-11-15基金项目：国家自然科学基金（51079058）作者简介：朱扬（1987-），男，硕士研究生，E-mail:zhuyang334@163.com；程远胜（1962-），男，教授，博士生导师，通讯作者，E-mail:ysch

8、eng@mail.hust.edu.cn；刘均（1981-），男，博士，讲师，E-mail:hustlj@mail.hust.edu.cn。第10期朱扬等：激光焊接夹层甲板板格强度计算的…1229刚度和高比