点蚀损伤对环肋圆柱壳极限强度的影响.pdf

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1、第47卷第1期船海工程V547N〇.l2018年2月SHIP&OCEANENGINEERINGFeb.2018D01：10.3963/j.issn.1671-7953.2018.01.007点蚀损伤对环肋圆柱壳极限强度的影响马晓龙，吴梵，张二(海军工程大学舰船工程系，武汉430033)摘要：以受点蚀损伤的环肋圆柱壳为研究对象，采用单一变量法，用ANSYS有限元软件对点蚀坑深度、直径、分布位置及密度等参数变化对极限强度的影响进行仿真计算，得到一般规律，采用弧长法对环肋圆柱壳破坏机理进行分析，为耐压环肋圆柱壳的检修提供参考。关键词"腐蚀;环肋圆柱壳;潜艇强度中图分类

2、号:U661.43文献标志码:A文章编号：1671-7953(2018)01-0029D5潜艇长期服役于环境复杂、盐度较高的深海的影响，选择不同的单元尺寸计算同一环肋圆柱中，加之其自身结构复杂特殊，腐蚀问题相比水面壳极限强度。由于点蚀在环肋圆柱壳点蚀坑处有舰船更为重要[1-]。探寻环肋圆柱壳受腐蚀损伤网格细化，这无法对比单元尺寸大小的影响。因后的极限强度，对于评估潜艇的承载能力，保证潜此本文主要考虑无腐蚀处的环肋圆柱壳以下4种艇的安全性具有极其重要的意义。以受点蚀损伤网格划分的最优方式，见表1。的环肋圆柱壳为研究对象，考虑其在静水压力下，表1结构模型的4种网格划

3、分点蚀坑的深度、直径、分布位置及密度对环肋圆柱元肋骨单元元限强序号壳极限强度的影响，并分析结构破坏机理，为潜艇a^/mmFz/mma^/mm2/NPa结构的检修提供参考[4—6]。112010515.832521008515.59431计算模型建立3806515.58264604515.5693环肋圆柱壳舱段总长度"=9800mm，半径由表1可见，当单元尺寸小于100mm时，极M=3000mm，壳板厚度1=40mm，肋骨采用T型限承载力计算结果变化不大。且网格2与网格3材丄HmH，肋骨间距*=7〇〇mm，材料弹性模的极限承载力相差1.52，网格3与网格4的极量

4、Q=210GPa，泊松比弘=0.3。限承载力相差0.85。综合考虑本次计算精度壳体与肋骨均采用ANSYS中的B9181单和计算速度，本文选取网格3作为模型网格。元。左端边界固定支持，右端边界仅放松轴向约2腐蚀坑几何尺寸对环肋圆柱壳极束，右端边界处节点施加轴向集中载荷N壳板上限强度影响施加均布载荷7。集中载荷N的方向指向壳板内部，载荷值为以含点蚀损伤的环肋圆柱壳作为研究对象，采用控制变量法，通过改变单个腐蚀坑的深度、直径建立系列计算模型，使用弧长法分析结构的极式中:《为圆柱壳周向节点个数;jP为静水压强。限承载力，定性讨论腐蚀坑几何尺寸对环肋圆柱为验证单元尺寸对

5、环肋圆柱壳极限强度计算壳极限强度2的影响。2.1腐蚀坑尺寸变化范围大量实艇勘验数据显示，点蚀坑的最大直径收稿日期:2017-06-09不超过100mm，而且点蚀直径和深度基本服从对修回日期:2017-08-29基金项目：国防基金项目（20150026)数正态分布。此外，根据现行规范，耐压船体肋骨第一作者：马晓龙（1993—），男，硕士生间壳板凹凸度允许值为0.21,否则考虑更换板材研究方向：船舶结构与振动或者及时修理。大量研究表明[710]，对于圆锥形292018$船海工程马晓龙，等:点蚀损伤对环肋圆柱壳极限强度的影响第1期第47卷半球形以根据等体积变换柱形蚀的

6、，用参数耐压壳表面受蚀面积与原#结合以上分析，将化柱形，相应始面积的百分比％degreeofpitcorrosion，A47&表的尺寸如表2所示。示，表$腐蚀坑尺寸爾=2""#^100%⑵点蚀坑直径&0/mm点蚀坑深度20〜1000〜071式中!〃为腐蚀坑的数量;E为单个腐蚀坑表面2.2腐蚀坑深度变化对pu的积，对于圆柱形，根据工程实际情况，假定直径E29"+G⑶式中!G.半径。&0=80mm不变，引入蚀坑深度比（QR0,其中R〇本节选取蚀坑尺寸最大的工况（即（=0.2,的实际深度。改变（的数值，依据《潜&0=100mm)，变的分布密度（纵向艇结构设计计算方法》

7、GJB/Z21A—2001，（在变，周向），的0〜07纟范围内取值。分布方式对结果，本节沿周向将圆图1限强深度的变化。柱壳平均分为4块，在一块的肋间中央部c15.590r位取1、2、3，立3种模型，蚀d0=80mm§15.588-_总个数为@，分方式如图3所示，节如^15.586-^15.584-图4所示。隍15.582-筚15.58〇1——>-0.0蚀坑深度比图1极限强度随蚀坑深度的变化由图1可见，直径为80mm的情况，过改变跨中区域的深度，深范围在0〜07〖内取值，柱的极限强度2在15.587MPa左右，基变。图3蚀坑分布2"腐蚀坑直径变化对仏的假定深度R

8、。=0.21不变，将腐蚀