考虑肋骨偏心的环肋圆柱壳弹性稳定性研究.pdf

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1、第37卷第7期2015年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．7Jul．，2015考虑肋骨偏心的环肋圆柱壳弹性稳定性研究邱昌贤，万正权(中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：采用2种满足简支边界条件的形函数，基于Ritz法建立环肋圆柱壳结构在静水外压下弹性失稳压力的直接计算方法，能区分肋骨的内外布置方式，且含有肋骨抗压刚度项，可推广至带有大肋骨的圆柱壳结构，或退化为无肋骨圆柱壳。分析表明，理论方法解和有限元结果较为一致，形式简单的3系数形函数具有较好的计算精度，内环肋圆柱壳的总体弹

2、性稳定性比外环肋优越，大肋骨内置比外置更容易达到临界刚度，内、外肋骨圆柱壳的弹性局部失稳压力基本相当，忽略肋骨压缩应变能可使弹性总体失稳压力有所降低。关键词：环肋圆柱壳；弹性稳定性；肋骨偏心；能量法中图分类号：U674．76文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)07—0014—06doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．07．004Elasticstabilityresearchofring-stiffenedcylindricalshellwithribeccentricityQIUChang

3、—xian，WANZheng-quan(ChinaShipScientificResearchCenter，Wuxi214082，China)Abstract：BasedonRitzprincipleand2shapefunctions，adirectmethodhasbeenbuiltforcalculatingthecriticalelasticbucklingofring—stiffenedcylindricalshellunderexternalhydrostaticpressure．Itcouldtaketheringrib’S

4、radialeccentricityandcompressiveenergyintoaccountinbucklinganalysis，andbeexpandedforthecalculatingofcylindricalhullstrengthenedbyheavyriborwithoutribs．TheoreticalsolutionagreewithFEMresultsprettywellandthesimplerfunctionwith3parametershasgoodprecision．Calculationshowedtha

5、tcylindricalshellwithinternalribswouldhavetheadvantageoverexternallyribbedonesingeneralelasticstability，andcriticalbucklingstiffnessofinternalheavyribisbetterthanexternalones．However，theirlocalstabilityisalmostthesame．Thegeneralbucklingpressurecouldbereducedasaresultofthe

6、omissionofribs’compression．Keywords：ring—stiffenedcylindricalshell；elasticstability，ribeccentricity；Rayleigh—Ritz0引言环肋圆柱壳结构在外部静水压力下的稳定性问题一直得到国内外研究者的广泛关注，鉴于精确求解工作的难度和复杂性，工程上一般先求得弹性失稳压力，再对初始缺陷、几何非线性和材料塑性等影响因素进行半经验性修正¨。o。但即使是理论模型较为简化的弹性稳定性，求解也很复杂，现有计算方法主要为基于能量原理的Rayleigh．Rit

7、z法，用较容易求解的代数方程组代替微分方程，目前的规范公式是在此基础上略去能量式中的次要项，并进行简化而来。现行规范不考虑环肋形心偏离圆柱壳中曲面的影响，弹性总体稳定性公式对内、外肋骨给出相同的计算结果口1。对于带特大肋骨的舱段总体稳定性，由于理论基础相同，虽然大肋骨截面偏心距大得多，计算时也仅考虑了其计及带板的中和轴半径。对于通常被忽略的肋骨压缩应变能，戴自昶"1导出了含肋骨抗压刚度项的环肋圆柱壳弹性总体稳定性方程，将肋骨面积平均分配到壳板上，以考虑肋骨收稿日期：2014—09一ll；修回日期：2014一11—13作者简介：邱昌贤(19

8、81一)，男，高级工程师，研究方向为水下工程结构理论与试验。第7期邱昌贤，等：考虑肋骨偏心的环肋圆柱壳弹性稳定性研究．15．抗压刚度对临界压力的贡献，认为当总体失稳的周向整波数n≤5或ma．>