船舶曲面板精确应变获取及面外应变解析方法

发布时间：2024-03-03 09:07

　　船舶壳体由许多复杂曲面板拼接而成,实现船舶壳体曲面板的自动化成型加工一直是造船行业亟待解决的问题,而要解决这一问题的重点,在于船舶壳体曲面板自动化成型装备的研制。要研制出满足要求的自动化成型装备的前提,是要弄清楚目标成型板材与加工工艺之间的联系,而应变分布作为初始平板变形为目标曲面板的介质,对于确定加工工艺至关重要,同时为了保证加工过程的连续性,应变分布计算的效率也很重要,并且船舶壳体曲面板大多属于板厚较厚中厚板,其面外应变在成型过程中占据主导地位,故面外应变的快速而精确的计算显得尤为重要。本文以船舶壳体曲面板成型为背景,探究在保证计算精度的前提下有效提高计算效率的面外应变计算方法。采用有限元仿真用大变形弹性计算方法模拟曲面板展开的过程,将三维船舶壳体曲面展开为二维平板,进而获得应变分布。针对球形壳这一特殊而重要的壳体形状,研究了其应变分布的影响因素和应变成分对成型的影响。采用双三角基拟合函数实现对离散曲面的拟合,在确定了离散曲面简洁有效的数学表达的基础上,基于非线性运动学分析采用解析法快捷的求取船舶壳体曲面板成型所需要的面外应变。在此基础上,设计了一套船舶壳体曲面板面外应变计算程序,...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1大挠度与小挠度理论的区别

图2-1大挠度与小挠度理论的区别薄板弯曲运动学理论本变量为中面内任意点的位移：000u(x,y)，v(x,y)，w(x,y)板内任意点的位移场：000()()wwuuzvvzwwxy....

图2-2球形壳示意图

图2-2球形壳示意图1有限元模型由于我们考查的对象是曲面展开时产生的应变，而应变只和位移相关，计算效率的考虑，采用弹性方法计算。材料的杨氏模量取为210GPa，为0.3。由于研究的对象是薄板，有限元模型采用通用壳单元，对于薄壳和厚壳效，且考虑了有限膜应变，通用壳单元允许....

图2-3球形壳网格划分创建两块刚性平板，将球形壳置于两块刚性平板之间，让其中一块的刚性平板逐步靠近另外一块刚性平板，直至两平板的间距等于板厚，即实现将球形壳压

图2-3球形壳网格划分创建两块刚性平板，将球形壳置于两块刚性平板之间，让其中一块的刚步靠近另外一块刚性平板，直至两平板的间距等于板厚，即实现将球形开的过程。为了消除展开过程中球形壳不确定的刚体位移，在球形壳上线性弹簧，合理的选取弹簧的刚度系数，其选取原则为：第一，曲面展的弹力....

图2-4有限元模型

图2-4有限元模型2.2.2有限元计算结果提交计算得到应力云图如图2-5所示，观察应力云图可以发现，应力沿径向逐渐增大且周向方向应力相等，并且在于弹簧的接触点处没有发生突变。

本文编号：3917558