肋骨倒圆角对水下航行体圆柱壳体影响分析.pdf

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1、·38·肋骨倒圆角对水下航行体圆柱壳体影响分析杨顺奇，周字涛，许霁(中船重工七五O试验场第五研究室，云南昆明650101)摘要：在利用计算式设计满足强度、稳定性要求的水下航行体圆柱壳体时，往往没有考虑到肋骨倒圆角对圆柱亮体的强度和稳定性的影响其倒圆角的大，卜往往根据经验确定。文中将利用有限元分析软件来分析肋骨倒圃角对圆柱壳体的强度以及屈曲稳定J}生的影响，通过分析找出肋骨倒圆角对水下航行体圆柱壳体的强度稳定性影响规律以方便在水下抗行体．0==工程设计时使用。-一。：一■j曩．r关键词：肋骨倒圆角水下航行体圆柱壳体有限

2、元分析。0i≯中图分类号：039‘文献标识码：A文章编号：llXr2—6886(2011)02—0038—04I---AnAnalysisonUUV’sRibFilletandliⅡtlricaIShellBasedonFiniteElementMethodYANGShunqi，ZHOUYutao，XUJiAbstract：WhenusingformulatodesignUUV’S(UnmanedUnderseaVehicle)cylindricalshell，weusuallywithouttakingtheeff

3、ectofUUV’Sribfillet．Ribfilletsizeisoftendeterminedbasedonexperience．Inthispaper，wewillusefiniteelementanalysissoft·waretoanalyzetherelationshipbetweenribfilletandcylindricalshel1．Finally，wewilldetermineanappropriateribfilletbasedontheanalyzingresults．Keywords：r

4、ibfillet：UUV；cylindricalsheu；finiteelementanalysis加以解决，其中使用有限元分析法是一种经常使用的方0引言法，本文就某一型号水下航行体圆柱壳体梯形肋骨倒圆角水下航行体壳体通常有几个独立的舱段组成，其形的大小对壳体强度和稳定性的影响使用Pro／E中有限元状中部为圆柱段，头部和尾部为曲线段，为了尽可能的减仿真的方法进行分析，以期通过分析找出肋骨倒圆角对水轻壳体重量，舱段结构基本是环肋加强的薄壁壳体。作用下航行体圆柱壳体的强度、稳定性影响规律，以方便在水在壳体上的主要外载荷是

5、外部静水压力，薄壁壳体在外压下航行体工程设计时使用。作用下主要有两种可能的破坏方式：一是由于强度不足，1等间距圆柱壳体强度、稳定性有限元分析壳板中的应力超过了材料的屈服极限而破坏；二是由于稳定性不足，使壳体的局部或总体失稳而失去承载能力。因在本文中将使用参数如表1所示的某型水下航行体此，在进行壳体设计时必须同时满足以下指标要求：1)最等问距肋骨水下航行体的圆柱壳体为分析比较的模型，其大工作压力(通常认为是水下航行体最大航深处所受的海截面示意图见图1。水压力)，也就是要求壳体要有足够的强度和稳定性；2)内部有效容积要足

6、够大，以便能够容纳内部的仪器设备；3)工艺性好，便于加工。理论上水下航行体等间距肋骨圆柱段壳体的强度和图1圆柱壳体截面示意图稳定性可通过文献[1]中的计算方法计算得到，其计算式在文献[4—5]等论文以及工程设计中得到了广泛的应用，表1基本参数表但是在实际应用中的水下航行体等间距肋骨圆柱段壳体E一材料弹性模量E=0．7×10MPar一壳板厚度7-：5mill的具体形状和理论计算式要求假设的等间距肋骨圆柱壳壳体工作压力P：3．8×10Pa卜肋骨间距f=92．5mm体具体形状有相当的差别，而这些差别恰恰是理论计算式一圆柱体

7、半径R=280nlm。一梯形肋骨上底长a=12mm没有涵盖的。整体式结构的圆柱壳体中梯形肋骨倒圆角￡一仓段长度L=800milh一梯形肋骨高h=10mm就是一个在理论计算考虑不到的因素，究竟倒圆角的大小一材料泊松比=O．3一梯形肋骨夹角芦：130。对壳体的强度和稳定性有怎么样的影响需使用别的方法·39·基于圆柱形壳体的对称性以及减小有限元分析工作分析图4可一盎==雹目：咐=：量的考虑，选取该圆柱壳体的1／4进行建模分析。按照表知，该圆柱壳体：：：=：■⋯Ⅻ'l中的数据使用Pm／E建立肋骨没有倒圆角(也就是R在3．8M

8、Pa的水=O、r=0)的三维有限元模型，并在Pro／E有限元分析模压下发生第一阶块中在控制最大元素尺寸为l0的情况下进行有限元网格屈曲失稳载荷系划分，划分结果见图2。在图2所示模型中1／4截面处施数是【)．3562，这加循环对称约说明次壳体在施图4倒圆角前一阶屈曲失稳图束，在壳体两端加3．8MPa的压面上施加轴向位强时将会失稳，这些数据和理论计