环肋圆柱壳径向挠度测试新方法.pdf

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1、第35卷第10期2013年10月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35．No．10Oct．，2013环肋圆柱壳径向挠度测试新方法任风华，陈志坚(海军工程大学舰船工程系，湖北武汉430033)摘要：对水下航行器加肋圆柱壳的受力及挠度变形规律进行研究，提出一个利用应变作为媒介测试服役中水下航行器壳板挠度的新方法。该方法通过在圆柱壳周向布置若干个应变传感器，即可由壳体应变获得壳体的径向挠度。设计验证挠度测试新方法的数值试验模型及方法，应用经典解析理论验证了数值试验模型的可靠性及方法的适用性；利用数值试验模型对所提出的挠度测试新方法进

2、行“数值试验”验证。结果表明，利用该方法获得的目标数据具有较好的精度，能克服当前船厂常用挠度测试方法仅能在船台操作、需固定基准点和测量精度较低的局限性，特别适用于服役中水下航行器结构健康监测、安全评估所需的在线挠度测试。关键词=：环肋圆柱壳；壳板挠度；应变媒介；健康监测中图分类号：U674．7文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)10—0043—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．10．010Newmethodmeasuringring-stiffenedcylindricalshell7sradialdef

3、lectionRENFeng—hua，CHENZhi-jian(DepartmentofShipEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Basedonmechanicalanalysisanddeformationruleuponring·stiffenedcylindricalshellofunderwatervehicle，anewmethodtomeasureshelldeflectionusingstrainasthemediumwaspresented．L

4、ayingseveralstrainsoncylindricalshellalongcircumferentialangel，wecanobtaintheradialdeflectionofrelevantposition．AFEMmodelwasbuilttoverifythismethod．AndtheFEMmodelwastestedtobevalidbasedonclassicalanalyticaltheory．Thentheabovenewmethodwasaccuratelyverifiedthroughanumericalexperiment．

5、Theresultsindicatethattargetdataderivedfromcircumferentialstrainhashighaccuracy．Wecaneffectivelyovercometraditionalweakness(1ikeoperatinglimitations，fixeddatumpointrequired，loweraccuracyetc．)usingwiththismethod．Anditcanbeespeciallyappliedtoonlinedeflectiontestthatstructuralhealthmon

6、itoringandsecurityassessmentofunderwatervehicleinserviceneed．Keywords：ring-stiffenedcylindricalshell；shelldeflection；strainmedium；healthmonitoring0引言加肋圆柱壳和加肋截锥壳是现代水下航行器最常用的耐压艇体结构形式。水下航行器在建造和使用过程中，耐压艇体结构会出现壳板挠度变形。水下航行器建造时的壳板挠度，来源于建造工艺。水下航行器服役中的壳板变形，来源于外部载荷、壳板腐蚀、结构蠕变等的综合作用。耐压艇体的主要承载是巨

7、大的深水压力，这一载荷特性和结构特性决定了现代水下航行器的主要破坏形式是失稳破坏。收稿日期：2012—12—24；修回日期：2013一01—16基金项目：国防科技预研基金资助项目(4010501030102)作者简介：任风华(1989一)，男，硕士研究生，主要研究方向为船舶结构力学。·44·舰船科学技术第35卷环肋圆柱壳的耐压艇体失稳破坏模式有肋骨间壳板失稳或舱段整体失稳。壳板和肋骨挠度会使耐压艇体成为一种有“缺陷”的加肋圆柱壳。近代稳定性理论证实，圆柱壳的“缺陷因素”会使其失稳临界压力有较大幅度的降低¨‘2o，从而降低水下航行器耐压壳结构的承载外部深水压力的

8、能力(即降低下潜深度)。因此在水下航行