彈性邊界對(duì)船體板格塑性動(dòng)力響應(yīng)影響研究.pdf

1、在簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)如板架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，邊界條件大都選為剛固和簡(jiǎn)支等常規(guī)邊界。這與利用艙段模型的水下爆炸實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，板架上板格的損傷要明顯嚴(yán)重。人們對(duì)于船體運(yùn)動(dòng)和板格周圍結(jié)構(gòu)對(duì)板格抗沖擊產(chǎn)生的影響關(guān)注還較少，然而計(jì)算表明，這兩個(gè)因素都可歸結(jié)為邊界因素且對(duì)板格損傷的影響十分明顯。為此，本文總結(jié)歸納影響外板損傷的邊界影響因素及其影響規(guī)律，據(jù)此提出采用簡(jiǎn)化模型的方法來(lái)進(jìn)行板格損傷的粗略計(jì)算，最后以動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)法思想為基礎(chǔ)構(gòu)建計(jì)及板格塑性階段動(dòng)力響應(yīng)的精細(xì)

2、計(jì)算方法，并著重考慮了周圍連接結(jié)構(gòu)在剛度和質(zhì)量變化時(shí)對(duì)考核區(qū)域的綜合影響，具體如下。
　　第一，采用有限元法進(jìn)行板格局部強(qiáng)度的邊界影響分析。采用邊界約束的板格模型與原船模型對(duì)比進(jìn)行船體運(yùn)動(dòng)的影響分析；建立艙段的有限元模型、并設(shè)置艙壁處約束和自由的邊界條件，與原船結(jié)果對(duì)比，目的是考察船體梁的整體運(yùn)動(dòng)對(duì)外板局部板格的影響并得到不同艙長(zhǎng)的影響規(guī)律，最后繪制爆距、艙長(zhǎng)變化對(duì)損傷結(jié)果的影響曲線。
　　第二，根據(jù)模態(tài)理論建立邊界運(yùn)動(dòng)的板

3、格簡(jiǎn)化計(jì)算模型。基于入射波能量來(lái)描述特定工況下水面結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，得到結(jié)構(gòu)的整體速度；根據(jù)能量守恒原則得到了整體模型關(guān)于單自由度的有效模態(tài)質(zhì)量和有效模態(tài)剛度，通過(guò)逐漸增加振型階數(shù)的方式，確定了結(jié)構(gòu)振型的有效參與度。
　　第三，以動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)法思路為基礎(chǔ)建立板格的彈塑性求解方法。利用固定界面模態(tài)綜合法建立三個(gè)子結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算模型，包括模態(tài)縮聚的彈性子結(jié)構(gòu)和可用于塑性求解的完全幾何信息子結(jié)構(gòu)；采用增量形式的 Newmark-?法為計(jì)算工

4、具，驗(yàn)證彈性結(jié)構(gòu)的計(jì)算，對(duì)于塑性應(yīng)變和應(yīng)力采用有限變形理論求解，在進(jìn)入塑性計(jì)算后進(jìn)行剛度矩陣的更新，在迭代步收斂后完成本計(jì)算方法的驗(yàn)證。
　　第四，進(jìn)行周圍結(jié)構(gòu)改變對(duì)塑性區(qū)板格的動(dòng)響應(yīng)影響分析。通過(guò)塑性區(qū)單元應(yīng)力的變化類比相鄰子結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量變化對(duì)耦合邊界的影響程度，然后分析了塑性區(qū)單元應(yīng)力響應(yīng)隨相連子結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的大小以及單元響應(yīng)位置的變化規(guī)律，得到了分析了質(zhì)量和剛度對(duì)結(jié)構(gòu)速度和振動(dòng)特性的影響；最后針對(duì)結(jié)構(gòu)外板局部損傷對(duì)整體