特种耐压结构强度与极限承载能力分析

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1、分类号学号M201171398学校代码10487密级硕士学位论文特种耐压结构强度与极限承载能力分析学位申请人：刘培婧学科专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：程远胜教授答辩日期：201401.20万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringStrengthandUltimateCarryingCapacityAnalysisofSpecialConstructedCylindricalShellCand

2、idate:LiuPeijingMajor:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureSupervisor:Prof.ChengYuanshengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对

3、本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期

4、：年月日万方数据摘要由于实际工程中各种特殊要求，深潜器耐压壳体常常需要采用特殊的结构型式，目前国内外针对传统耐压结构强度与极限承载能力的研究已较为充分，而对于某些结构型式较为特殊的耐压壳体的研究还不足。本文基于ANSYS有限元分析软件对具有装配型和宽扁型两种特殊肋骨型式的耐压壳体进行了强度与极限承载能力分析，并对具有矩形大开口的耐压壳体进行了强度分析及结构改进。首先针对具有装配型肋骨的耐压壳体，对比了其与传统加筋圆柱壳的强度特性，分析了其在不同载荷下的应力分布，以及肋骨与壳体之间的装配间隙对极限承载能力的影响，计算结果表明，具有装配型肋骨的耐压壳

5、体，外载荷与结构应力之间存在非线性关系，装配间隙越小，极限承载能力越强。其次，针对具有宽扁型肋骨的耐压壳体，分别采用体单元和壳、梁单元进行有限元模拟，分析了两种建模方式下结构强度及极限承载能力计算结果的差异性。经过对比得知，两种建模方式对其强度结果有一定的影响，而对极限承载能力的结果影响不大。最后，本文针对带有矩形大开口的耐压结构进行了强度计算分析，提出并比较了三种降低开口处应力集中的加强方案，通过对比各方案的结果，可知增大肋骨尺寸与增加肋骨数量对提高结构强度与极限承载能力效果相对更为显著。另外，通过计算温盐深仪观测设备(CTD)与矩形大开口四种

6、装配间隙尺寸条件下开口区域应力可知，由于受到CTD与外壳接触的影响，开口区域应力随围壁与CTD装配间隙增大而减小。本文研究成果为具有特殊结构型式的深潜器耐压壳体结构设计与研究提供了参考。关键词：耐压壳体装配型肋骨宽扁型肋骨矩形大开口强度极限承载能力I万方数据ABSTRACTDuetothespecialrequirementsoftheactualproject,somespecialtypesareoffenrequiredbysubmersiblepressurehullstructuredesign.Sofar,thestudyofstre

7、ngthandultimatecarryingcapacityofthetraditionalpressureshellissufficient,buttheresearchofspecialtypesofpressureshellisslightlylessthanthecertaintypes.Inthispaper,strengthandultimatecarryingcapacityofthecylindricalshellswithassembly-typeribsandwithflatribsarecalculatedbyusingf

8、initeelementmethod.Thestrengthofthepressureshellwhichcontainsalarger