沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研究

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1、分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研究碩士研究生：黃玉虹指導(dǎo)教師：孫士麗副教授學(xué)科、專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造論文主審人：郭君副教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研究碩士研究生：黃玉虹指導(dǎo)教師：孫士麗副教授學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造所在單位：船舶工程學(xué)院論文提交日期：2018年1月4日論文答辯日期：2018年3月13日學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertat

2、ionfortheDegreeofM.EngStudyontheResponseAnalysisofShellsandBeamsunderImpactLoadBasedontheCSPMMethodCandidate:HuangYuhongSupervisor:Prof.SunShiliAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission:Jan.4,2018DateofOral

3、Examination:Mar.13,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨立完成的。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻的引用已在文中指出，并與參考文獻相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究

4、生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日沖擊載荷作用下殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的CSPM方法研

5、究摘要艦船在作戰(zhàn)條件下會受到各種武器的攻擊，直接威脅艦船的生存能力，因此研究沖擊載荷作用下船體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)具有重要的意義。艦船的總體結(jié)構(gòu)大多可以簡化為殼梁結(jié)構(gòu)，因此對沖擊載荷作用下船體殼梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析研究意義重大。目前廣泛使用的基于拉格朗日網(wǎng)格的有限元法處理大變形等問題時會遇到網(wǎng)格畸變等問題，光滑粒子流體動力學(xué)（SPH）是一種無網(wǎng)格方法，可以完全擺脫計算網(wǎng)格的限制，非常適合求解大變形問題。本文首先研究了國內(nèi)外無網(wǎng)格方法的具有代表性的工作，重點針對無網(wǎng)格方法在計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)方面的研究現(xiàn)狀，選取了修正光滑粒子流體動力學(xué)方法（correctivesmoothedparticlemeth

6、od，CSPM）作為殼梁結(jié)構(gòu)的靜動力學(xué)響應(yīng)分析的研究方法。針對傳統(tǒng)SPH的完備性缺陷，使用CSPM方法修正改進了SPH方法，提高了計算精度。針對直接使用實體單元建模耗費計算資源的缺點，基于Mindlin-Reissner平板理論建立了CSPM殼結(jié)構(gòu)模型，僅使用通過殼結(jié)構(gòu)中面的一層粒子描述殼結(jié)構(gòu)運動。建立CSPM殼結(jié)構(gòu)的控制方程，考慮了結(jié)構(gòu)大變形中的幾何非線性問題，將CSPM方法應(yīng)用于殼結(jié)構(gòu)靜力和動力響應(yīng)分析中。為解決無網(wǎng)格方法在數(shù)值計算中的不穩(wěn)定現(xiàn)象，使用拉格朗日核函數(shù)以及應(yīng)力點積分技術(shù)提高了計算的穩(wěn)定性。針對無網(wǎng)格方法中梁結(jié)構(gòu)簡化的理論問題，基于Timoshenko梁理論建立

7、二維平面梁的CSPM幾何非線性靜力和動力分析方法，結(jié)構(gòu)的幾何離散僅需在中性軸上布置一列粒子，完善了CSPM方法中實體-殼-梁三種典型結(jié)構(gòu)理論。同時推導(dǎo)了等效加筋板和耦合加筋板理論公式，研究了兩種理論方法的優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍。為將來的三維無網(wǎng)格梁以及復(fù)雜板架結(jié)構(gòu)的理論公式推導(dǎo)打下基礎(chǔ)。在水下爆炸的沖擊載荷使船體結(jié)構(gòu)在達到破壞前產(chǎn)生屈曲失效的工程問題研究中，采用CSPM方法研究了彈性圓柱殼結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)問題。研究了圓柱殼結(jié)構(gòu)的在沖擊載荷作用下動力屈曲問題，探討了不同的沖擊波峰值和周期對于動力屈曲特