【正文】 dlmwrite(39。39。if (stress1=*Limitstress)amp。 %定義循環(huán)變量的初始值。%f39。39。rt39。 fid1=fopen(39。,stressf)。 dlmwrite(39。39。 disp(stressf)。amp。 Pek=*cs*196000*t^2**cos(gama).^2/(R^2*())。 end end %計(jì)算肋骨和殼板的穩(wěn)定性。 %定義系數(shù)Coe1。 %定義肋骨對(duì)殼板的影響系數(shù)為B。 f5=u2*sinh(2*u1)+u1*sin(2*u2)。 while (stressf*Limitstress)||(stress1Limitstress*)||(stress2*Limitstress)||(PekPj)||(Pel*Pj) t=t+。 stress1=1000000。 gama=fscanf(fid7,39。%f39。)。rt39。 fid5=fopen(39。,39。)。 dlmwrite(39。39。,n)。 dlmwrite(39。 disp(l)。amp。 elseif xcs cs=+**xcs^2+*xcs^*xcs^4。 tem=3*E*I*((10^4*coe1^4*coe2/(2^2+coe1^2)^2+(2^21)^2)/(3*(2^21+*coe1^2)))/(R^3*l)。 stressf=kf*Pj*R/t。 y0=ribbingy(n)。 u2=u*sqrt(1+r)。%根據(jù)K2=1求出殼板的厚度%開(kāi)始進(jìn)入循環(huán)。 ribbingy=[,,]。%f39。)。,39。)。39。rt39。白老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，求實(shí)的工作態(tài)度給我留下了深刻印象，他在論文方面給予我很多的幫助，他對(duì)待科研和生活的認(rèn)真態(tài)度讓我受益匪淺，在此表示衷心的感謝。本文主要完成的工作及所得結(jié)論如下： （1）分析耐壓船體結(jié)構(gòu)環(huán)肋圓柱殼的強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和外載荷的特點(diǎn)，將其轉(zhuǎn)化為兩端剛性固定在彈性支座上的彈性基礎(chǔ)單跨梁，分析其在均勻載荷作用下的變形和應(yīng)力，對(duì)于圓錐殼的強(qiáng)度分析，可以化為一個(gè)等價(jià)的圓柱殼進(jìn)行計(jì)算，對(duì)圓柱殼的半徑和肋骨間距進(jìn)行等價(jià)處理就可以得到圓錐殼的應(yīng)力計(jì)算公式。 對(duì)《潛艇強(qiáng)度》中的例21和例31的手工計(jì)算為例，圓柱殼半徑為250cm，肋骨間距為60cm，鋼材屈服極限為588MPa，肋骨采用球緣鋼20號(hào)，艙段長(zhǎng)度為900cm，例題計(jì)算所得的肋骨中點(diǎn)處殼板的周向平均應(yīng)力為480MPa，肋骨處殼板的軸向應(yīng)力為483MPa，肋骨應(yīng)力為317MPa，其中修正系數(shù)由設(shè)計(jì)部門(mén)提供，暫缺。圖44 首頁(yè)歡迎界面圖45 使用助手界面 選擇“進(jìn)入”按鈕進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果顯示界面，在本頁(yè)中可以輸入鋼材屬性值，計(jì)算載荷和設(shè)計(jì)初始值。圓柱殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程如圖41所示。耐壓船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路在潛器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，由任務(wù)書(shū)給出耐壓船體結(jié)構(gòu)的主尺度：半徑R，艙段間距L，所用鋼板（鋼板材料的彈性模量E，屈服極限，泊松比）和計(jì)算深度。分析了環(huán)肋斜圓錐殼的總穩(wěn)定性，球殼的穩(wěn)定性。殼體幾何非線(xiàn)性修正系數(shù) 是考慮到初撓度對(duì)殼穩(wěn)定性不利影響的修正系數(shù)，在臨界壓力的修正中加殼體幾何非線(xiàn)性修正系數(shù)。實(shí)際同一材料不同批量，值也是不同的。 （2）在實(shí)際情況下，理想的圓柱形殼體不可能實(shí)現(xiàn)，就必然產(chǎn)生初始撓度。上式中的n由的最小值條件確定，通常波數(shù)比較大，與相比可略去1不計(jì)，可令 則令，則，由此求得對(duì)于一般鋼材，代入公式得： 在一般情況下采用中間支骨的結(jié)構(gòu)型式，可以提高殼板的穩(wěn)定性。( 一般可以近似地取 所以，環(huán)肋圓柱殼總體穩(wěn)定性失穩(wěn)的理論臨界壓力公式為： 下式用來(lái)計(jì)算計(jì)及帶板的肋骨慣性矩I： 式中，——肋骨型材的自身慣性矩，； ——肋骨型材中和軸離殼表面的距離，； A——肋骨型材剖面積。 （1）縱向壓縮力所作的功 單元體ABCD沿母線(xiàn)方向受到壓縮力的作用。（2） 子線(xiàn)方向的線(xiàn)應(yīng)變殼中面母線(xiàn)方向的位移與子線(xiàn)方向的位移是彼此垂直的，并不相互影響。 圓柱殼總穩(wěn)定性關(guān)系式 研究具有一系列同剛度等間距環(huán)肋的圓柱殼，在均勻外壓力作用下在艙段內(nèi)的總穩(wěn)定性。 當(dāng)肋骨剛度太小時(shí)，當(dāng)小于其臨界剛度時(shí)肋骨將連同殼板在艙段內(nèi)一起失穩(wěn)。 當(dāng)作用在耐壓船體上的外壓力P達(dá)到某一臨界值時(shí)，殼的變形從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變，圓柱殼將喪失其穩(wěn)定性，圓柱殼失穩(wěn)的臨界壓力就是殼的破壞壓力。 ——球壁中面半徑，mm。彎曲微分方程為 式中 將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在中間支骨剖面上，其邊界條件為 當(dāng) ， 當(dāng) ， 帶有中間支骨的圓柱殼在均勻外壓力作用下的應(yīng)變，可以化為兩端剛性固定在剛度不同的彈性支座上的彈性基礎(chǔ)梁的復(fù)雜彎曲來(lái)研究。 實(shí)際的工程計(jì)算中，完全忽略梁柱效應(yīng)和取較大縱向力來(lái)考慮梁柱效應(yīng)的誤差都很小，一般在工程誤差范圍內(nèi)。在強(qiáng)度計(jì)算中必須注意的是應(yīng)力絕對(duì)值最大那個(gè)表面。肋骨是受到均勻外壓力的圓環(huán)，作用在肋骨上的壓力強(qiáng)度等于肋骨對(duì)殼的反力，并等于殼梁帶在支座斷面處的剪力，即 肋骨圓環(huán)橫剖面上的應(yīng)力值為： 肋骨處于單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，在圓周切線(xiàn)方向的應(yīng)變?yōu)椋? 應(yīng)變和徑向位移之間的幾何關(guān)系為： 令上兩式相等，即可求得： 代入 ，即得圓柱殼梁帶的邊界條件為： 當(dāng)時(shí)，將上式代入，可以確定積分常數(shù)、即 式中，輔助函數(shù)： 對(duì)于鋼材 將其代回，即可求得梁帶的撓度的表達(dá)式，也可求得圓柱殼各彎曲要素。 對(duì)于鋼材，取彈性模數(shù)，則m=180。 圖23 梁帶受力 由上所述，圓柱殼的應(yīng)變可以通過(guò)取出單位寬度的梁帶來(lái)分析。 （2）由于作用在殼板兩端的橫艙壁上的壓力在梁帶內(nèi)引起的縱向壓縮力。耐壓船體縱剖面形狀如圖21所示?，F(xiàn)代潛器由于下潛深度增大，耐壓船體殼板厚度增大，材料的機(jī)械性能提高，再做成雙曲率的殼體加工難度增大。 （4）通過(guò)理論分析，給出潛器耐壓船體結(jié)構(gòu)最佳組合的計(jì)算方法，將潛器耐壓船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成。國(guó)外一些國(guó)家如美國(guó)、荷蘭等研發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行耐壓船體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且取得了很大的成績(jī)，國(guó)外對(duì)耐壓船體的自動(dòng)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究在理論和實(shí)際方面已經(jīng)十分成熟。一方面，海洋關(guān)系到國(guó)家安全，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)海洋領(lǐng)土完整，維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益，我們必加速?lài)?guó)防現(xiàn)代化建設(shè)，提高海洋戰(zhàn)略地位；另一方面，海洋中有著巨大的資源比如石油、礦藏、通訊、水下建筑、海底生物探索等，所以必須開(kāi)發(fā)海洋資源，發(fā)展海洋高新技術(shù)，提高海下運(yùn)載器的技術(shù)水平。潛器作為軍事戰(zhàn)斗力和科研承載體，其下潛能力和安全性對(duì)機(jī)器和艙內(nèi)人員都至關(guān)重要，潛器的結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，耐壓船體的安全性是適應(yīng)水下作業(yè)的必要保證。潛器的結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，耐壓船體的安全性是適應(yīng)水下作業(yè)的必要保證。 (5)用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行主體計(jì)算程序的編寫(xiě)，運(yùn)用MATLAB軟件的理論開(kāi)發(fā)耐壓船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。因此目前廣泛地采用“直線(xiàn)形”耐壓船體。 圖21 耐壓船體縱剖面形狀 一般環(huán)肋圓柱殼應(yīng)力分析 在圓柱殼上設(shè)置一系列剛度相同和等間距的環(huán)向肋骨，目的是為了提高殼的穩(wěn)定性，但同時(shí)卻破壞了殼的無(wú)力矩狀態(tài)，在殼的母線(xiàn)方向上產(chǎn)生彎曲。由平衡條件可求得： （） （3）作用在梁帶之間的相互作用力。該梁帶同時(shí)受到橫載荷和縱向力的作用，處于復(fù)雜彎曲狀態(tài)。=， 因而齊次方程的通解為： （） 微分方程的全解為： 式中積分常數(shù)和由圓柱殼的邊界條件確定。 由殼梁帶的彎曲微分方程和邊界條件可以看出，由一系列等間距同剛度環(huán)肋加強(qiáng)的圓柱殼，在均勻外壓作用下的變形，可以等價(jià)為兩端剛性固定在彈性支座上的復(fù)雜彎曲彈性基礎(chǔ)單跨梁來(lái)研究。 梁柱效應(yīng) 為了計(jì)算和分析方便，將應(yīng)力公式寫(xiě)成如下統(tǒng)一表達(dá)形式： 在環(huán)肋圓柱殼的應(yīng)力計(jì)算中，最重要的應(yīng)力（必須作強(qiáng)度校核的應(yīng)力）就是以下三個(gè)：跨中點(diǎn)處殼板縱剖面的中面應(yīng)力（最大膜應(yīng)力） 支座邊界處殼橫剖面上的內(nèi)表面應(yīng)力 肋骨應(yīng)力 其中： 現(xiàn)代潛器耐壓船體一般采用鋼材建造，其泊松比為常數(shù)。一般由于按進(jìn)行計(jì)算誤差偏于安全，因此在潛器的實(shí)際計(jì)算采用。兩端彈性支座的柔性系數(shù)分別為： 力學(xué)模型如圖26所示。 ——球壁計(jì)算厚度，mm。 圓柱殼的結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)尺寸不同時(shí)，圓柱殼失穩(wěn)的形狀也有很多種可能，有下面幾種情況：（1）殼板局部失穩(wěn) 當(dāng)肋骨和中間支骨的剛度超過(guò)它們的臨界剛度時(shí)，在均勻外壓力P增大時(shí)，可能首先出現(xiàn)這種失穩(wěn)形狀。殼體在母線(xiàn)方向上整個(gè)艙段一般只有半波。當(dāng)圓柱殼喪失其總穩(wěn)定性時(shí)，圓柱殼的兩端可以認(rèn)為是自由支持在剛性支座周界上。由幾何關(guān)系可得，在殼的微小變形的情況下，殼中面沿子線(xiàn)方向總的線(xiàn)應(yīng)變?yōu)椋? （3）殼中面的剪應(yīng)變 圓柱殼的子線(xiàn)為圓弧，采用圓柱面坐標(biāo)系，在小撓度應(yīng)變中，殼的中面剪應(yīng)變?yōu)椋? （4） 殼中面沿母線(xiàn)的曲率變化由于殼的母線(xiàn)為直線(xiàn)，所以應(yīng)變和平板彎曲中的相應(yīng)關(guān)系式一樣，即 （5）殼中面沿圓周方向的曲率變化 （6）殼中面的扭率 綜合上述分析即可求得殼中面應(yīng)變相應(yīng)的表達(dá)式，為： 殼斷面上任意點(diǎn)的應(yīng)變 通過(guò)研究離殼中面距離為z的殼上任意一點(diǎn)的變形的幾何關(guān)系，我們可以推導(dǎo)出殼上任意一點(diǎn)的應(yīng)變。受力邊長(zhǎng)為，因而邊上受到的合力為。 耐壓圓柱殼的穩(wěn)定性分析 環(huán)肋圓柱殼在艙段內(nèi)的總體穩(wěn)定性 公式可簡(jiǎn)化為式中其中 計(jì)算時(shí)將......代入公式，計(jì)算相應(yīng)的，并取其