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帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于許多工程實(shí)踐之中，潛艇耐壓船體就是典型的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，一般情況下，設(shè)計(jì)人員根據(jù)結(jié)構(gòu)使用情況和有關(guān)原理，在現(xiàn)有規(guī)范的限制下進(jìn)行計(jì)算。這對于一般的不是太復(fù)雜的中小型結(jié)構(gòu)形式可以實(shí)現(xiàn)，但對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)，尤其對結(jié)構(gòu)安全性要求較高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，手算工作量較大并且計(jì)算過程較為繁瑣，有時甚至是不能實(shí)現(xiàn)的，這時一些大型的有限元分析軟件為設(shè)計(jì)者提供了很大的幫助，用ANSYS有限元分析軟件對帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。在采用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時，有限元模型的建立是求解的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)就帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模型建立中的有關(guān)問題進(jìn)行討論，對帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行分析研究。
影響帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素很多，涉及到材料性能及結(jié)構(gòu)尺寸等。表列出了與本計(jì)算相關(guān)的某帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。
因?yàn)闈撏蛪捍w結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作中受到的是均勻外壓，目前，在對潛艇耐壓船體進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時，往往采取封端為平板的方式來代替實(shí)際上較為復(fù)雜的實(shí)體結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到傳遞荷載的作用。在采用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時，可以采取一端為平板，另一端設(shè)置為固定約束的實(shí)體模型。如圖所示的帶肋帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)，本研究自上而下依次將其編號為1，2，3…..，表2列出了封端為平板時殼體上的最大等效應(yīng)。
雖然封端為平板的實(shí)體模型在實(shí)際試驗(yàn)中應(yīng)用較為廣泛，但由于它和實(shí)際結(jié)構(gòu)相差較遠(yuǎn)，有時會帶來較大的計(jì)算誤差，所以封端為半球而的實(shí)體模型是可以嘗試的實(shí)體模型形式之一。這種模型雖然在制作中存在一定的困難，但它和實(shí)艇的傳力途徑更為接近，因此本研究在用ANSYS對帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時，建立了如圖所示的實(shí)體模型，該模型一端為半球而，另一端為固定約束。表列給出了封端為半球而時殼體上的最大等效應(yīng)力值，圖為相應(yīng)的等效應(yīng)力云圖。
在有限元模型建立的過程中，網(wǎng)格劃分是其關(guān)鍵工作之一，網(wǎng)格劃分的粗細(xì)程度決定了計(jì)算的精度和計(jì)算的速度。一般情況，網(wǎng)格劃分的越細(xì)其計(jì)算結(jié)果越精確，但計(jì)算所的時間也越長，同時網(wǎng)格過細(xì)時有時也會帶來較大的計(jì)算誤差。在采用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時，常采用智能尺寸網(wǎng)格劃分和定義單元尺寸劃分網(wǎng)格兩種方式。
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