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耐压舱壳体力学分析及其试验研究

作　者: 黄志亮
导　师: 李功宇
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 耐压舱壳体力学分析试验研究有限元数值仿真混合建模
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

耐压舱壳体为项目委托单位的一项引进国外技术。耐压舱壳体是某水下航行器的重要组成部件,其结构为内外双层复杂结构圆柱壳体。耐压舱壳体力学分析及试验研究工作对于国外引进技术的全面消化吸收、以及对提高耐压舱壳体仿外产品结构的静动力学特性、性能可靠性和低噪声性能等具有十分重要的意义。本文运用结构有限元数值仿真技术和测试试验方法对耐压舱壳体的静压强度、结构振动模态特性以及稳定性等进行了综合分析研究；在结构有限元数值预测分析的基础上圆满完成了仿外试制产品的静载打压试验。为了实现双层耐压舱壳体复杂结构的有限元精确建模,论文提出了综合理论仿真与试验分析的混合调参建模方法。耐压舱壳体结构的实验模态分析及静载打压测试结果均表明,基于混合调参方法建立的耐压舱壳体结构有限元计算模型具有较高的计算仿真精度。耐压舱壳体结构前六阶振动固有频率有限元模态计算结果与模态试验结果的数值误差均小于5%；模拟静压工况下耐压舱壳体有限元仿真结果不但能够真实地反映实际结构应力数值大小及变化规律,而且还可对存在加工和装配缺陷的仿外试制产品进行事前预测评价。基于混合调参方法建立的耐压舱壳体结构有限元模型可为壳体结构动力响应、振动声辐射以及动态优化设计等进一步的研究工作提供精确可靠的实现基础。通过耐压舱壳体的力学分析和试验研究工作,对引进耐压舱壳体的力学性能及其结构影响因素等已具有完整的了解和掌握；论文针对耐压舱壳体仿外试制产品的设计与制造提出了合理的科学建议。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 耐压壳体研究概况  10-16
    1.2.1 耐压壳体强度及稳定性研究概况  10-11
    1.2.2 耐压壳体动力学特性研究概况  11-15
    1.2.3 耐压壳体研究发展趋势  15-16
  1.3 课题来源及其选题意义  16-17
  1.4 本论文的研究工作与结构安排  17-19
第二章耐压舱壳体结构及其力学分析基础  19-45
  2.1 耐压舱壳体结构及其力学性能要求  19-20
  2.2 耐压舱壳体力学数值解析法分析基础  20-28
    2.2.1 耐压舱壳体强度及稳定性解析法分析理论  20-26
    2.2.2 耐压舱壳体动力学解析法分析理论  26-28
  2.3 耐压舱壳体力学数值有限元法分析基础  28-32
    2.3.1 耐压舱壳体强度及稳定性有限元分析理论  29-31
    2.3.2 耐压舱壳体动力学有限元分析理论  31-32
  2.4 耐压舱壳体力学试验法分析基础  32-42
    2.4.1 耐压舱壳体强度及稳定性试验分析理论  32-36
    2.4.2 耐压舱壳体实验模态分析理论  36-42
  2.5 本文耐压舱壳体力学分析研究方法的确定  42-43
  2.6 本章小结  43-45
第三章耐压舱壳体结构强度及稳定性有限元分析  45-53
  3.1 耐压舱壳体结构有限元模型的建立  45-46
  3.2 耐压舱壳体结构静力有限元分析  46-49
    3.2.1 模拟静水压前段壳体有限元分析结果  46-47
    3.2.2 模拟静水压后段壳体有限元分析结果  47-49
  3.3 耐压舱壳体结构屈曲有限元分析  49-51
    3.3.1 耐压舱前段壳体结构屈曲有限元分析结果  50
    3.3.2 耐压舱后段壳体结构屈曲有限元分析结果  50-51
  3.4 本章小结  51-53
第四章耐压舱壳体结构模态混合建模分析  53-75
  4.1 耐压舱壳体结构实验模态分析  53-58
    4.1.1 耐压舱壳体模态分析试验设计  53-56
    4.1.2 耐压舱壳体实验模态测试系统  56
    4.1.3 耐压舱壳体模态试验内容及步骤  56-58
  4.2 耐压舱壳体引进产品结构模态试验与仿真分析  58-64
    4.2.1 引进产品自由约束单纯结构实验模态分析  58-62
    4.2.2 引进产品自由约束单纯结构模态仿真分析  62-64
    4.2.3 引进产品结构模态试验与仿真结果对比  64
  4.3 耐压舱壳体仿外产品结构模态试验与仿真分析  64-74
    4.3.1 仿外产品自由约束单纯结构实验模态分析  65-68
    4.3.2 仿外产品自由约束单纯结构模态仿真分析  68-70
    4.3.3 仿外产品结构模态试验与仿真结果对比  70-72
    4.3.4 模拟安装工况下仿外产品结构模态仿真分析  72-74
  4.4 本章小结  74-75
第五章耐压舱壳体结构试验研究  75-83
  5.1 打压试验技术保障  75-76
  5.2 打压试验工况下耐压舱壳体的应力测试分析  76-80
    5.2.1 耐压舱壳体应力应变测试系统  76-77
    5.2.2 耐压舱壳体的应力测试分析  77-80
  5.3 耐压舱壳体有限元计算应力与实测应力的对比分析  80-82
  5.4 本章小结  82-83
第六章耐压舱壳体仿外产品与引进产品的比较分析  83-87
  6.1 耐压舱壳体力学性能评价  83-84
  6.2 耐压舱壳体仿外产品与引进产品的差异  84-85
  6.3 耐压舱壳体仿外产品改进建议  85
  6.4 本章小结  85-87
第七章总结与展望  87-91
  7.1 总结  87-88
  7.2 展望  88-91
致谢  91-93
参考文献  93-99
附录A 攻读硕士期间发表的论文  99-101
附录B 攻读硕士期间参与的科研工程项目  101

耐压舱壳体力学分析及其试验研究

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