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帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于許多工程實(shí)踐之中，潛艇耐壓船體就是典型的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)。隨著極限潛深的增大，耐壓殼體的承載能力要求隨之提高，這必然對(duì)潛艇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出進(jìn)一步的要求。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠性分析的前提，一般情況下，根據(jù)結(jié)構(gòu)使用情況和有關(guān)原理，在現(xiàn)有規(guī)范的限制下進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算。這對(duì)于一般的不是太復(fù)雜的中小型結(jié)構(gòu)形式可以實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)，手算工作量較大甚至成為不可能，這時(shí)一些大型的有限元分析軟件為設(shè)計(jì)者提供了很大的幫助。本研究用ANSYS有限元分析軟件對(duì)帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行分析研究。影響帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素，很多，涉及到材料性能及結(jié)構(gòu)尺寸等。圖為與本計(jì)算相關(guān)的工程實(shí)體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。本結(jié)構(gòu)為巧跨的環(huán)肋圓柱殼，T型肋骨。列出了相關(guān)參數(shù)。本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)允許荷載是294MPa均勻外壓，材料的屈服強(qiáng)度為649.25MPa。
在用ANSYS對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析時(shí)，有限元模型的建立是求解的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本研究就帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)有限元模型建立中網(wǎng)格劃分精度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響進(jìn)行討論。本研究的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)為殼體單元，所以選擇SHELL63單元。在有限元模型建立中，網(wǎng)格劃分是其關(guān)鍵工作之一，網(wǎng)格劃分的粗細(xì)程度決定了計(jì)算的精度和計(jì)算的速度。一般情況，網(wǎng)格劃分的越細(xì)其計(jì)算結(jié)果越精確，但計(jì)算所用的時(shí)間也越長(zhǎng)。
在用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，常采用智能尺寸劃分網(wǎng)格和定義單元尺寸劃分網(wǎng)格兩種方式設(shè)定智能尺寸后，網(wǎng)格劃分器對(duì)將要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的面或體上的所有線估算單元邊長(zhǎng)大小，對(duì)集合體上的彎曲區(qū)域的線進(jìn)行細(xì)化，自動(dòng)生成合理形狀的單元和單元尺寸分布。通過(guò)基本控制設(shè)置網(wǎng)格尺寸的等級(jí)從1精細(xì)到10粗略，一般結(jié)構(gòu)取值6基本能夠滿(mǎn)足要求。對(duì)所示的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)在采用不同的網(wǎng)格尺寸等級(jí)值劃分網(wǎng)格時(shí)的應(yīng)力值進(jìn)行了計(jì)算，列出了不同網(wǎng)格尺寸等級(jí)時(shí)典型跨跨中和肋骨根部的最大等效應(yīng)力值以及相應(yīng)的單元總數(shù)和計(jì)算用時(shí)。定義單元尺寸是通過(guò)設(shè)定單元邊長(zhǎng)或分割的單元個(gè)數(shù)來(lái)控制單元尺寸。
當(dāng)設(shè)定單元邊長(zhǎng)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所設(shè)定之值沿著實(shí)體表面邊界的長(zhǎng)度進(jìn)行分割，如不能根據(jù)此值將線段分成整數(shù)倍，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行取整，將線段分割成整數(shù)份。對(duì)所列的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算，列出了部分不同單元尺寸時(shí)典型跨跨中和肋骨根部的最大等效應(yīng)力值以及相應(yīng)的單元總數(shù)和計(jì)算用時(shí)。當(dāng)網(wǎng)格尺寸由大變小時(shí)，相應(yīng)典型跨跨中的等效應(yīng)力值和各肋骨根部的等效應(yīng)力值都有增大的趨勢(shì)，其中跨中的等效應(yīng)力值增大不多，各肋骨根部的等效應(yīng)力值增大較為明顯。
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