单壳体潜艇球—柱组合结构稳定性研究

• 作 者: 邓乾
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 球柱组合结构 能量法 径向加筋圆柱壳 临界压力 加筋球壳

潜艇耐压壳结构是关系到潜艇能否承受深水高压以及保证潜艇总体性能的首要关键技术。随着潜艇技术的发展,大潜深、高航速、低可探测性已经成为现代化潜艇的标志性指标,并且近年各国设计建造的新型高性能潜艇尺寸越来越大,对潜艇耐压壳体的强度和稳定性提出了更高的要求,因此对作为潜艇耐压船体结构主要形式的球-柱组合壳结构的强度和稳定性进行深入研究,在理论和实践工程中具有重要意义。主要工作内容如下:(1)探究利用径向加加强筋提高圆柱壳体稳定性性能的方法。利用能量法推导了纵向加筋圆柱壳的稳定性公式,根据所得到的公式与现有的环向加筋圆柱壳临界压力公式进行对比,找出加强筋的各种参数对稳定性的影响规律,探讨纵向加筋有效提高圆柱壳稳定性的应用条件,针对提出的应用条件,利用有限元法进行验证。(2)根据球壳的对称性,任意过球心切一板条梁,忽略其失稳波形的不同,其失稳范围相同,将球壳简化为一板条梁,利用能量法研究其失稳时的失稳范围,并考虑周向加筋和径向加筋两种加筋方式的不同对球壳失稳范围的影响,总结规律。(3)利用能量法推导球壳临界压力公式,并与经验公式进行对比,验证公式的可靠性与实用性。同时推导径向加筋球壳和环向加筋球壳临界压力公式,与无加筋球壳临界压力公式进行对比,研究两种不同加筋方式以及加强筋参数的改变对球壳稳定性的影响,探讨加强筋对提高球壳稳定性的适用条件。(4)对比球壳与圆柱壳临界压力公式,研究球柱组合结构不同失稳模态时的发生条件。当球柱组合结构发生总体失稳时,依据组合壳的端部边界条件和组合壳连接处的连续条件,设定位移函数推导球柱组合结构的总体失稳临界压力公式,用数值方法对公式进行简化并与有限元结果进行对比验证。同时结合前文研究内容给出球柱组合结构其他两种局部失稳模态(仅球壳发生失稳以及仅圆柱壳发生失稳)时对应的临界压力计算公式。