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《华中科技大学》 2004年
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冲击载荷作用下圆柱壳型结构的动力响应分析与仿真模拟

岳建军  
【摘要】:本文的研究工作围绕中船重工集团705研究所委托项目“鱼雷引信触发动态特性仿真研究”展开, 通过理论分析对受横向撞击弹性板以及受轴向冲击圆柱壳的动力特性进行了系统的研究,并且运用有限元方法对鱼雷撞击靶板以及鱼雷入水冲击的动力响应过程进行了仿真模拟。 文章首先对板结构以及圆柱壳型结构的动力响应问题进行了全面的回顾和评述。针对工程实际中的碰撞问题,讨论了撞击速度以及靶板厚度对靶板动力响应的影响,并简单介绍了计算机辅助工程(CAE)技术在结构冲击仿真分析中的应用。 接着采用有限差分法分析了不同形状和边界的弹性板受横向撞击的动力响应问题。板的运动方程基于经典薄板理论,并依据Hertz接触理论,建立撞击力与系统位移之间的关系,通过数值计算得出了碰撞过程中撞击力变化的一般性规律。 然后采用增量数值解法分析了轴向冲击载荷作用下非线性弹性圆柱壳的轴对称动力响应问题。材料的非线性本构关系基于Ramberg-Osgood曲线,运动控制方程采用Karman-Donnell轴对称变形方程,对时间积分采用Runge-Kutta方法,对壳单元离散采用有限差分法来求解运动方程。讨论了边界条件以及材料的非线性对圆柱壳的抗屈曲能力和位移响应的影响。 进而分析了轴向冲击载荷作用下缺陷圆柱壳的非轴对称弹塑性动力响应问题。运动控制方程采用Karman-Donnell非轴对称变形方程,弹塑性本构关系由基于Mises屈服条件的增量理论给出,在几何方程中引入初始几何缺陷因子,同样借助增量数值解法求解运动方程。讨论了轴向几何缺陷和周向几何缺陷对圆柱壳动力响应的影响。 在上述理论分析的基础上,运用Matlab/Simulink工具对受横向撞击弹性板和受轴向冲击圆柱壳的动力响应过程进行了动态仿真。 最后运用显式动力有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA,分别对圆柱壳型结构碰撞和流-固冲击动力响应问题进行了仿真分析。结合具体工程实例的计算,说明了有限元技术在结构响应仿真分析中的可信度和优越性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U661.4

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