潜艇内部平面舱壁极限承载能力分析.pdf

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1、第34卷第1期2012年1月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．1Jan．，2012潜艇内部平面舱壁极限承载能力分析蔡少俊，马建军，许兵，刘勇，胡大炜(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064)摘要：通过对潜艇内部平面舱壁结构在破舱工况下的双重非线性有限元计算，以梁的塑性铰机构理论为基础，揭示了舱壁水平大粱的塑性破坏机理一水平横梁形成四塑性铰极限机构，最终确定其极限承载能力。同时，对舱壁水平大梁抽象出的简单梁进行了极限承载能力的分析，并与舱壁水平大梁进行比较。提出了舱壁水平大梁形成的极限机构不同于简单梁极限机构一

2、三塑性铰机构的原因。关键词：平面舱壁；极限承栽能力；塑性铰中图分类号：U661．4文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)0l一0036—05doi：10．3404／j．issn．'1672—7649．2012．01．009TheultimatebearingcapabilityanalysisofthesubmarineinternalplanebulkheadCAIShao-jun，MAJian-jun，XUBing，LIUYong，HUDa—wei(WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute，Wuha

3、n430064，China)Abstract：Throughthedoublenonlinearfiniteelementcalculationforthesubmarineinternalplanebulkhead，theplasticcollapsemechanismforthehorizontalgirder--formingtheultimateframeworkoffourplastichinges，onthebasisoftheplastichingetheoryo．fgirders，isputforward，withtheultimatebear

4、ingcapabilityofthebulkheadascertainedfinally．While，theultimatebeatingcapabilityofsimplegirdersabstractedfromthehorizontalgirdersofbulkheadareanalyzed，andthereasonwhythefourplastichingesofhofizontalgirdersofthebulkheadareformedisexplainedthroughcomparingtheultimateframeworkofsimplegi

5、rderswiththehotizontalgirdersofthebulkhead．Keywords：planebulkhead；ultimatebeatingcapability；plastichinge0引言潜艇内部平面舱壁是潜艇结构的重要组成部分，其主要用途是将耐压船体分割成不同用途的舱室，同时还对耐压壳体起支撑作用等。在正常工况下，内部平面舱壁结构主要承受来自耐压壳板的面内载荷，而在舱室破损进水工况下，舱壁将主要受到横向载荷作用。在破舱工况下，内部平面舱壁为一次性承载结构，故按弹塑性设计。潜艇平面舱壁属典型的板架结构，由于弹塑性计算的复杂性，理论分析

6、一般将其分解为三级构件分别计算，即舱壁板、垂直梁以及水平大梁。近年来，随着有限元技术的发展，考虑复杂边界、组合载荷的机构整体计算越来越多。文献[1]提出了有平台支撑的新型平面舱壁结构，并进行了极限承载能力的研究；文献[2]针对潜艇内部平面舱壁的设计现状进行了分析，作出了相关的补充和完善；文献[3]研究了潜艇首端耐压平面舱壁构架的计算方法，引入了计及剪力影响的周边固定系数方法；文献[4]对于潜艇平面舱壁板稳定性校核时外载荷的取值进行了分析。上述分析计算很少给出结构破坏的机理研究，本文利用非线性有限元软件Marc，对潜艇内部平面舱壁结构进行了材料非线性和几何非线性

7、的双重非线性分析，研究了舱壁结构的破坏机理，分析了其极限承载能力，并与简单梁的破坏机理及极限承载能力进行了对比分析。收稿日期：201l—ol一21；修圄日期：201卜舵一28作者简介：蔡少俊(1986一)．男，硕士研究生，研究方向为船舶与海洋结构物设计制造。第1期蔡少俊，等：潜艇内部平面舱壁极限承栽能力分析·371非线性有限元计算1．1有限元模型利用MSC．Patran／Marc对典型潜艇内部平面舱壁进行模拟和分析。其中，利用Marc双线性薄壳单元(138，139号)模拟耐压壳板、舱壁板、横梁腹板、肘板腹板、舱壁板加强材腹板。而耐压肋骨、防挠材、舱壁加强材面板

8、采用Marc薄弹性或非线性梁单元(52