舱壁热防护结构的热力学分析

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文舱壁热防护结构的热力学分析硕士研究生：李勇贵指导教师：吴国辉副教授学科、专业：固体力学论文主审人：杨丽红副教授哈尔滨工程大学2013年03月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文舱壁热防护结构的热力学分析硕士研究生：李勇贵指导教师：吴国辉副教授学位级别：工学硕士学科、专业：固体力学所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2012年12月论文答辩日期：2013年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisser

2、tationfortheDegreeofM.EngStudyonthecabinwallthermalprotectionstructureofthethermodynamicanalysisCandidate:LiYongGuiSupervisor:Prof.WuGuoHuiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:EngineeringMechanicsDateofSubmission:Dec.,2012DateofOralExam

3、ination:Mar.,2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学

4、学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解

5、密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日热防护结构的热力学分析摘要船用热防护结构是复合夹层结构，包含船用钢板、隔热材料、装饰材料等，热防护结构铺设在现服役船体钢结构表面，未改变船体承载力学结构，而是增加原有结构的热防护功能和装饰环境。整体结构特点，强度高、质量轻、防火、隔音、隔热、保温、装饰美观等，可以广泛应用于航天领域、船舶行业（军船、民船、核潜艇）、建筑领域。现今舰船防火得到了高度重视，同时国内外很多学者对热防护结构进行了大量研究，成果已经

6、很多，如今常用的有防火涂料、硅酸盐、气凝胶等等。研究领域涉及结构的传热学分析、材料的防火等级、上舰适用性分析等，但是在热防护本身实用性上不能兼顾到防火材料防火等级与占空间率和质量比重。因此，本文以质量轻、占空间小、防火等级高的新型热防护结构为研究对象，借助国内外不同国家防火标准，对本文这种新型热防护结构进行理论求值、防火等级试验和仿真、实用性研究，得到较好结果。本文分别采用理论分析、实验、仿真等方法，进行了相应的验证。结果表明，对新型热防护结构热力学性能评价方法较准确，理论与实验结果相对误差在10%以

7、内，证明了本文提出的这种新型热防护结构热力学实验分析在工程中的可行性。具体内容如下：1.新型热防护结构的热传导方程结合欧洲和英国现有防火标准理论和Eurocode3和MelinekandThomas两种火灾模型公式，推导了新型热防护结构的热传导率值及热学参数，同时对新型热防护结构的热传导作了综述性研究。2.对新型热防护结构进行高温防火性试验，得到新型热防护结构实验板在高温环境下面火层与背火层的温度随时间变化关系，通过5步骤的温度加载得到相应的新型热防护结构的传热数值，分析数值可以得到新型热防护结构的防

8、火等级和热传导率。实验结果表明，新型热防护结构的防火等级达到船用A60标准、热传导率低、防火隔热性能高。3.基于有限元仿真分析软件，利用ANSYS8.0热分析仿真模拟新型热防护结构的隔热性能实验，仿真结果与实验结果吻合较好。通过仿真过程，进一步优化新型热防护结构的尺寸，为新型热防护结构的占空间率和减轻质量进行了实用性评估。4.对新型热防护结构进行了面板强度试验和整体板结构冲击性试验。首先进行了静态常温和高温下的压缩试验，得到实验试件在静态压缩载荷作用下压