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帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于許多工程實踐之中，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，這必然對潛艇的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出進一步的要求。結(jié)構(gòu)強度分析是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計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)范的限制下進行結(jié)構(gòu)強度的計算。這對于一般的不是太復(fù)雜的中小型結(jié)構(gòu)形式可以實現(xiàn)，但對于結(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，這時一些大型的有限元分析軟件為設(shè)計者提供了很大的幫助。本研究用ANSYS有限元分析軟件對帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的強度進行分析研究。影響帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)強度的因素，很多，涉及到材料性能及結(jié)構(gòu)尺寸等。圖為與本計算相關(guān)的工程實體結(jié)構(gòu)的簡圖。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)計允許荷載是294MPa均勻外壓，材料的屈服強度為649.25MPa。
在用ANSYS對結(jié)構(gòu)進行強度分析時，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)格劃分精度對計算結(jié)果的影響進行討論。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)格劃分的粗細程度決定了計算的精度和計算的速度。一般情況，網(wǎng)格劃分的越細其計算結(jié)果越精確，但計算所用的時間也越長。
在用ANSYS進行結(jié)構(gòu)分析時，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)格劃分器對將要劃分網(wǎng)格的面或體上的所有線估算單元邊長大小，對集合體上的彎曲區(qū)域的線進行細化，自動生成合理形狀的單元和單元尺寸分布。通過基本控制設(shè)置網(wǎng)格尺寸的等級從1精細到10粗略，一般結(jié)構(gòu)取值6基本能夠滿足要求。對所示的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)在采用不同的網(wǎng)格尺寸等級值劃分網(wǎng)格時的應(yīng)力值進行了計算，列出了不同網(wǎng)格尺寸等級時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)和計算用時。定義單元尺寸是通過設(shè)定單元邊長或分割的單元個數(shù)來控制單元尺寸。
當(dāng)設(shè)定單元邊長后，系統(tǒng)會根據(jù)所設(shè)定之值沿著實體表面邊界的長度進行分割，如不能根據(jù)此值將線段分成整數(shù)倍，則系統(tǒng)會自動對其進行取整，將線段分割成整數(shù)份。對所列的帶肋圓柱殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進行了計算，列出了部分不同單元尺寸時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)和計算用時。當(dāng)網(wǎng)格尺寸由大變小時，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，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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