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充气水下织物结构的大变形有限元法计算与分析

作　者: 张东波
导　师: 何蕴增
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 固体力学
关键词: 充气结构大变形有限元法膜单元
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 82次
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内容摘要

由于海洋具有丰富的资源，已经日益成为各国的重要战略目标。21世纪是海洋的世纪。潜水器作为海洋勘探及开发、水下抢险救生等工程不可缺少的技术装备，世界各主要国家均已大力发展这项技术。潜水器研制水平，往往体现了一个国家的综合技术力量。本文将空间结构的设计方法创造性地运用于水下结构的设计，提出一种与一般的潜水器设计不同的设计构想。结构中采用高强的织物材料，所设计的结构由两个同心球面组成，两球面之间用刚性“缀片”进行连接，并在两球面之间充入高压气体，从而使外球面形成很大的刚度抵抗外压，而使内球面空腔内保持正常气压，这样的设计可以保证在结构内部的仪器能够正常工作。为了结构的设计方便，本文对结构进行了一系列的简化，采用正十二面体来模拟球面，这样整个结构的分析就最终简化为对一个五边形曲面结构的研究。同时，文中根据织物材料具有抗拉不抗弯的特性，运用膜单元来模拟织物结构。本文主要讨论了结构和力学参数对膜结构受力性能的影响以及结构在不同荷载作用下的位移、应力等的变化规律。文中以五边形曲面薄膜结构为例，研究不同的矢跨比、膜材的弹性模量对结构变形和受力的影响。最后提出了两种潜水器的设计方案，并进行了力学讨论。本文的计算结果，可以用于指导工程实际，具有重要的参考价值。

充气水下织物结构的大变形有限元法计算与分析

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