圆锥壳开孔与围栏加强力学特性分析.pdf

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1、66传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第5期圆锥壳开孑L与围栏加强力学特性分析吴春芳，程远胜，杨娜娜(1．武汉船舶职业技术学院船舶工程系，湖北武汉430050；2．华中科技大学船海学院，湖北武汉430050；3．哈尔滨工程大学船舶工程学院。黑龙江哈尔滨150001)摘要：圆锥壳由于锥角的存在，其开孔的力学特性比圆柱壳开孔更为复杂。通过有限元方法分析圆锥壳半锥角对开孔应力集中系数的影响，认为开孔偏斜角越大，导致的应力集中系数越大；并在此基础上，研究了圆锥壳开孔大小a／R对应力集中系数

2、的影响规律。并分析了加强围栏的长度变化对孑L应力集中系数的影响，表明围栏是圆锥壳开孔加强的有效措施。关键词：圆锥壳；开孔；开孔加强；有限元方法中图分类号：U663文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)05--0066--03A^nalysi‘s0InmeCn1anl●Ca1’chlaract·eri●st·i‘cs0lnCom‘cal-sh●ell_wi-U·llopeningsandfensestrengthenWUChun—fang，CHENGYuan—sheng，YANGNa．na。(1．WuhanInstituteofShipbn

3、il~ngTechnology，Wuhan430050，China；2．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430050，China；3．CollegeofShipbuildingEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Sincetheconeangleexistinconicalshell，it’Smechanicalcharacterofopeningholeismuchmorecomplicatet

4、hantheoneincolumnshel1．Byfiniteelementanalysis，theimpactofthesemi—coneangleonthestressconcentrationfactorofopeningholeisanalyzed．Itisf0undthatthegreaterthedeflectionangleofthehole．1eadingtogreaterstressconcentrationfactor．Andonthisbasis，theimpactofthesizeofconicalshellopeninghole

5、a／Ronthestressconcentrationcoeficientareinvestigated．Theimpactofthechangeofstrengthenedfence’Slengthonstressconcentrationcoefientisanalyzed．Itindicatesthatthefenceisaneffectivemethodtostrengthentheconicalshellopeninghole．Keywords：conicalshell；openinghole；openingholestrengthen；fin

6、iteelementmethod0引言所有匹配条件进行了讨论，并用变分原理推导了孔边的边潜艇耐压结构一般由不同直径的圆柱壳和圆锥壳组界条件。但在圆锥壳上开孔还未曾做过理论研究与试验研成，圆柱壳之间也需采用圆锥壳过渡。圆锥过渡段的长度究，具有代表性的是崔维成所著的圆锥壳的精确解与等和半锥角主要由相邻两段圆柱壳直径的差异决定，为确保效圆柱壳的解的比较。圆柱壳曲率半径保持恒定，而圆锥锥柱过渡的力学性能，锥壳半锥角不宜过大。由于系统需壳的半径是一个变化量，且是一非圆孔J。因此，圆锥壳求，不仅需要在圆柱壳上开孑L，还需要在圆锥壳上开孔，而开孔的影响因素比较多，力学

7、规律比较复杂。本文旨在分且，圆锥壳开孔比圆柱壳开孔的力学特性更为复杂。目前，析圆锥壳开孔大小、锥角等因素对应力集中系数与应力分圆柱壳开孔的研究已比较成熟，如我国著名力学家钱令希布规律的影响，并分析围栏加强对降低应力集中系数的影和他所领导的壳体开孔课题小组对圆柱壳开单圆孔⋯、椭响，从而提出圆锥壳开孔的加强措施。圆孔以及环板加强的应力分析进行了理论分析，用Fourier—1圆锥壳开孔力学模型Bessel函数展开的方法给出了圆柱壳开孔问题孔边位移和圆锥壳开孔分为正交开孑L和偏斜开孔2种形式，但由应力的一般解。YamamatoY给出了以Fourier级数表示于圆

8、锥壳自身的特殊性，正交开孔和偏斜开孔与圆柱壳存的圆柱壳由于开孔产生的局部扰动的特