环肋圆柱壳应力计算的新方法探索.pdf

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1、第5卷第5期中国舰船研究V01．5No．5兰Q!Q堡!Q旦璺坚!!!!』!竺翌坐堕曼皇虫坚!兰!罂!Q!!：垫!Qdoi：10．3969／j．issn．1673—3185．2010．05．010环肋圆柱壳应力计算的新方法探索王小明1陈节贵21中国舰船研究设计中心．湖北武汉4300642中国舰船研究院．北京100192摘要：基于对目前环肋圆柱壳应力计算方法缺陷的认识。文中引入了加强棱柱壳体法．推导出环肋圆柱壳静力微分方程。通过将位移以傅立叶级数的形式展开。求出了环肋圆柱壳的位移解．进而得到环肋圆柱壳的应力解。通过算例计算表明。除环肋圆柱壳内表面纵向应力和肋骨周向应力外．用该方法的计算结

2、果与传统方法的计算结果和有限元法结果都相接近，并且纵向应力与周向应力由外到罩的变化规律与传统方法也相同。关键词：环肋圆柱壳；应力计算；加强棱柱壳体法中图分类号：U663．5文献标志码：A文章编号：1673—3185(2010)05—49—05NewMethodforStressCalculationofRing-StiffenedCylindricalShellWangXiao-minfChen妇一弘子1ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，China2ChinaShipResearchandDevelopmentAcadem

3、y，Beijing100192，ChinaAbstract：Duetothelimitationinherenttothetraditionalmethod。thestiffenedprismaticshellmethodwasincorporatedintoring-stiffenedcylindricalshellstresscalculation．Usingthismethod，asetofstaticforcedifferentialequationswasestablished．Firstly，thering-stiffenedcylindricalshelldisplac

4、ementwasdealtwiththeFourierseriesandthenthedisplacementsolutionwasderived。further，thestressofring—stiffenedcylindricalshellwasobtained．ExamplecalculationsshowthatthestressesgottenbythenewmethodareapproximatedtothatbythetraditionalmethodandtheFiniteElementMethodexceptthelon．gitudinalstressinside

5、theinnersurfaceofring—stiffenedcylindricalshellandcircumferentialstressofring，additionally，thelongitudinalstressandthecircumferentialstressvaryingfromoutsidetoinsideisthesameasthetraditionalmethods7．Keywords：ring-stiffenedcylindricalshell；stresscalculation；stiffenedprismaticshellmethod1引言柱形壳体结构

6、强度好，耗材省。易于加T，结构简单．且具有良好的水动力学性能．因而广泛应用于水工和船舶结构物上。潜艇耐压壳是环肋圆柱壳，是非常典型的柱形壳体结构之一。对于环肋圆柱壳的应力计算．传统的方法是将其处理成一维弹性基础梁[M】．这种方法实质上是假定环肋的形心与壳板重合．环肋的全部面积都集中在壳板的中面上。所以无论是内肋骨还是外肋骨．无论肋骨腹板的高与低．只要肋骨面积相同。其结果都一样．这种不考虑肋骨形心的偏离影响及内外肋骨差异的结构分析方法显然是不合理的f3]。在计算机技术高速发展的今天．有限元数值计算已经成为结构分析的有力T具．几乎可以用于计算任何的结构，但是它也存在一定的缺点：其一．数据

7、准备困难．对于大型的复杂结构。建立有限元模型需要耗费大量的人力．且一旦结构设计需要修改，有限元模型修改就很困难．又需要重新建立模型。非常繁琐；其二，精度与时间的矛盾，有限元法原则上是单元离散得越小。计算精度越高．计算耗时也就会成比例增加。基于对现存环肋圆柱壳应力计算方法各种缺陷的认识．本文引入一种名为“加强棱柱壳体法”的计算方法[“]．推导其在两端简支环肋圆柱壳应力计算中的计算公式．用于计算一算例。并与传统收稿日期：2009—10—09作者简介：王小明(1