环-锥处折角对球-环-锥组合壳的影响.pdf

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1、第33卷第10期2011年10月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．10Oct．。2011环一锥处折角对球一环一锥组合壳的影响黄旎，夏飞，杨宇华，万鹏(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要：以球一环一锥组合壳体为研究对象，采用传递矩阵法建立其在均匀外压作用下结构状态向量的一阶微分方程组，并借助齐次扩容和精细积分对方程组进行求解。计算中为了研究环一锥连接处不同斜率差对结构受力特性的影响，给出了外凸型、平滑过渡型和外凹型3种结构型式的应力分布规律。

2、计算结果表明，平滑过渡型结构具有最佳的承压能力，但是制造上往往只能保证球壳与环壳光滑过渡，面环一锥连接处应采用外凸型结构，且外凸角不宜过大。关键词：球一环一锥组合壳；环一锥处折角；传递矩阵法中图分类号：U661．43文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)10-0025-04DOI：10．3404／j．issn．1672-7649．2011．10．006Aeffectstudyonthecurvedangleintoroid-coneofthesphere-toroid-conecom

3、binedshellsHUANGNi，XIAFei，YANGYU-hua，WANPeng(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，China)Abstract：Thispaperisconcernedwithanapplicationofthetransfermatrixmethodforcalculatingthestrengthofthesphere—toroid—conecombinedsheUsunderexternalpressure

4、．1-orderordinarydifferentialmatrixequationsforthestatevectorofthestructureisderived．Bymeansoftheextendedhomogeneouscapacityandhighprecisionintegrationmethod，thesolutionoftheequationsisobtained．Consideringtheeffectsoftheslopeofthetoroid—cone，aparametric

5、studyisconducted，andthestressresultsoftheoutside—protrudingstructure，thesmoothstructureandtheoutside．concavestructureisobtained．Itisshownthatthesmoothstructureisthemostsupportedstructure．ButitisimpossibletobesmoothbetweenthetoroidshellandtheconesheU，th

6、eoutside—protrudingstructureistotakeOil．andtheoutside-protrudinganglemustbetiny．Keywords：sphere—toroid—conecombinedshell；thecurvedangleintoroid—cone；thetransfermatrixmethod0引言球一环一锥组合壳是潜水器中典型的封头型式之一，如图1(a)所示，其结合处的应力是结构设计者关注的主要问题之一，目前见到的应力解有3种：一是旋转壳有限元解法

7、，将结构沿着自身的对称轴方向离散，根据轴对称变形的特性，利用有限元理论进行求解⋯。从结构的单元刚度矩阵可以看出，该方法可以计算厚度沿经线方向任意变化的结构；二是解析解，即采用工程上的“力法”分别求出结构球形壳段、收稿Et期：201I—04—0l；修回日期：2011-06—14作者简介：黄旎(1984-)，女，研究方向为船舶结构物设计与制造。环形壳段和锥形壳段的有矩理论解，然后根据各段之间的变形协调条件求出结构的解¨q。。该解法仅考虑无肋的、在各个壳段内厚度是常数的球一环一锥组合壳；三是规范设计中采用

8、的弹性基础梁法，其基本原理是将结构的球壳、环壳和锥壳三段转化成梁端受边界力、力矩及沿梁长受均布相当荷载联合作用下的弹性基础粱，计算简单，易于工程技术人员掌握，在分析结构时考虑了肋骨的影响及接合处壳体偏心后轴向力引起的弯矩变化。以上3种解法均以线性理论为基础，通过一系列假设简化的前提下进行求解·26·舰船科学技术第33卷的，其解较为粗糙。传递矩阵方法是一种半解析解法，它计算速度快，用于计算旋转壳结构强度问题的准确性已得到证实H以1。同时，采用传递矩阵法计算轴对称荷载作用