[發明專利]一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法

在審

• 申請號: 202011187570.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112307659A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張建;朱鎮揚;王風;唐文獻;殷寶吉;狄陳陽;王芳
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明公開了一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法，涉及深海工程技術領域；本發明首先建立雙層柱形殼初始幾何模型，然后建立雙層柱形殼有限元模型，并確定雙層柱形殼材料的彈塑性參數，定義雙層柱形殼有限元模型的截面參數、邊界條件，然后采用牛頓迭代法進行非線性求解計算，最后提取雙層柱形殼的計算結果；本發明中，內外層柱殼網格節點一一對應，使用一維間隙單元，將復雜接觸非線性問題轉化為簡單小滑移模型，提高了計算效率；同時考慮了幾何非線性、材料非線性、邊界非線性，采用弧長法進行雙層柱形耐壓殼極限承載能力非線性屈曲計算，提高了計算精度。

技術領域

本發明涉及深海工程技術領域，尤其涉及一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法。

背景技術

潛水器是大洋勘查開發的重要裝備，耐壓殼是潛水器關鍵部件和浮力單元，在潛水器下潛過程中耐壓殼可以確保內部設備不被破壞以及工作人員的安全，同時提供正浮力。圓柱殼是耐壓殼的基礎承壓單元，具有空間利用率高、水動力學特性好、設計計算方便等優點。

然而，圓柱殼極限承載能力對初始幾何缺陷非常敏感，導致安全性下降。而雙層圓柱殼可以抵消部分初始缺陷帶來的影響，相比于普通單層圓柱殼，雙層柱殼承載能力、安全性能顯著提升。但是，缺乏有關雙層柱形耐壓殼極限承載能力的計算分析手段。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中缺乏有關雙層柱形耐壓殼極限承載能力的計算分析手段的問題提供一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法，具體包含以下步驟：

步驟1、建立雙層柱形殼初始幾何模型；

步驟2、建立雙層柱形殼有限元模型；

步驟3、定義雙層柱形殼的理想彈塑性材料參數；

步驟4、定義雙層柱形殼單元模型截面參數；

步驟5、定義雙層柱形殼單元模型的邊界條件；

步驟6、采用牛頓迭代法進行非線性求解計算；

步驟7、提取雙層柱形殼的計算結果。

作為本發明一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法的進一步優選方案，所述步驟1，建立雙層柱形殼初始幾何模型，其幾何模型是在笛卡爾坐標系下建立的，具體步驟如下：

步驟1.1：在商業軟件HYPERMESH中，選擇Geom中的nodes，創建坐標為(0,0,0)和(0,0,l)的兩個結點；

步驟1.2：選擇Geom中的surface，選中圓柱殼，輸出半徑r，高度l，點擊創建，外殼創建完成；

步驟1.3：在右側Model欄，右擊空白處，創建新的component，重新命名，作為內殼，右擊選擇make current，重復外殼創建過程；

步驟1.4：兩端厚板在網格劃分完成后，在新的component創建。

作為本發明一種雙層柱形耐壓殼極限承載能力數值的計算方法的進一步優選方案，所述步驟2，建立雙層柱形殼有限元模型，采用四邊形為主、三邊形為輔的網格單元劃分方式，并且周向網格數量不小于個，軸向網格數量不小于個，端部厚板與兩層圓柱殼的邊緣采用共同結點；內殼網格由外殼網格節點坐標按實際比例，以外殼軸心線為基準縮小周向尺寸；

然后采用GAPUNI一維單元連接內外殼一一對應的結點，GAPUNI單元模擬了當接觸方向在空間上固定時兩個節點之間的接觸，可以設置接觸方向和初始分離距離；

h＝d+n·(u²-u¹)