凹型加肋锥-环-柱结合壳局部加强方式的研究

双蛋型交接耐压壳设计及屈曲研究张建;左新龙;王纬波;唐文献;李泓运【摘要】文章研究了双蛋型交接耐压壳设计及屈曲行为.首先,优选蛋形函数,设计了双蛋型交接耐压壳结构,并建立了钝端/尖端两种相交形式的258个数值模型,分析了环形加强肋对其屈曲行为的影响规律.最后,提出了变形协调设计理念,研究双蛋壳的非线性屈曲最终破坏形式,并与单个完整蛋形壳体的静水压力试验和数值结果对比分析.结果表明:变形协调理念设计的环肋厚度略大于满足临界屈曲载荷的环肋厚度的临界值,该设计方法较为保守稳妥,且加强后的双蛋壳不会改变完整蛋形壳原有的耐压机制.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2018(022)011【总页数】11页(P1396-1406)【关键词】耐压壳设计;蛋形壳;变形协调;非线性屈曲【作者】张建;左新龙;王纬波;唐文献;李泓运【作者单位】江苏科技大学, 江苏镇江 212003;中国船舶科学研究中心, 江苏无锡214082;江苏科技大学, 江苏镇江 212003;中国船舶科学研究中心, 江苏无锡214082;江苏科技大学, 江苏镇江 212003;中国船舶科学研究中心, 江苏无锡214082【正文语种】中文【中图分类】U661.4;TE580 引言2015年5月，《中国制造2025》把海工装备作为十大重点发展领域之一。

2016年2月，国家科技部将深海关键技术与装备研发列为重点专项。

“十三五”期间，是我国大洋勘查与深海科学研究的关键时期，作为潜水器的重要组成部分，耐压壳起着保障下潜过程中内部设备正常工作和人员健康安全的作用，其重量占潜水器总重的1/4-1/2[1]。

耐压壳的设计对潜水器安全性、机动性、空间利用率和人机环等性能具有重要影响[2]。

近年来，潜水器下潜深度及水下作业时间在不断地刷新纪录，由于耐压壳单舱室、模块集成的缺陷，使得多段交接耐压壳开始备受关注，但分段壳体轮廓及环形加强肋严重影响整体结构的稳定性，一直是多段交接耐压壳发展的瓶颈[3]。

潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟张可成;罗广恩;李良碧【摘要】Cone-cylinder parts is the hot spots of fatigue damage of submarine. In this paper, typical joints at the cone-cylinder parts of submarine are chosen as the research object. Basing on the theory of fracture mechanics, the typical welding joints of cone-cylinder hull structure is studied by ansys software developed in APDL language. The propagation process of the surface crack under alternating loads are simulated. Comparing with the experimental results, the result shows that this method can simulate the fatigue expansion of the surface crack excellently.%锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域.本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】6页(P9-13,44)【关键词】潜艇;裂纹扩展;应力强度因子;表面裂纹【作者】张可成;罗广恩;李良碧【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏现代造船技术有限公司,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U661.43锥柱结合壳是潜艇耐压结构广泛采用的结构形式，由于其形状有突变，在静水压力下容易产生大的局部应力，随着潜艇的上浮和下潜，将会发生疲劳破坏，因此锥柱结合处是潜艇疲劳的热点区域［1］。

水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究刘晓欧 尹韶平 严光洪西安精密仪器研究所水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究The structural dynamics research of the ring-stiffened cylindrical shell under the shock of underwater explosion刘晓欧 尹韶平 严光洪（西安精密仪器研究所）摘要：水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究对于水下航行器设计具有重要的指导意义。

本文以MSC. Dytran有限元计算分析软件为平台，建立了环肋圆柱壳体结构的有限元计算模型、炸药模型以及水域模型，并进行了仿真计算，得出了炸药水中爆炸形成的冲击波的传播和作用过程，以及冲击波作用在圆柱体上的动态响应过程，分析了不同距离起爆炸药对圆柱体动态响应的影响。

证明了应用MSC.Dytran计算水下爆炸结构响应工程上的可行性。

关键词：MSC.Dytran；水下爆炸；冲击波；结构响应；Abstract：It is very important to research the structural dynamics of thering-stiffened cylindrical shell under the shock of underwater explosion for the design of underwater vehicle. Based on the finite element analysis software MSC. Dytran, with the ring-stiffened cylindrical shell model, explosive model, water model, this paper calculated the course of the blast of explosive ， the shock response of the cylindrical shell, and analyzed the effect of different explosion distances.It shows that the calculation of the structural dynamics of the ring-stiffened cylindrical shell under the shock of underwater explosion with MSC.Dytran is viable in engineering.key words：MSC.Dytran; underwater explosion; shock wave; response of structure1 引言环肋圆柱壳体广泛应用于各种结构，特别是水下航行体，主要是几段环向加筋圆柱壳体由楔环联结而成，因此水下爆炸冲击下环肋圆柱壳体结构动力学特性研究对于水下航行器设计具有重要的指导意义。

第 37 卷第 1 期2024 年1 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 37 No. 1Jan. 2024圆柱壳体动力响应中的模态参与问题研究徐港辉，祝长生（浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027）摘要: 以两端简支圆柱壳体为例，研究了考虑正、余弦模态成分影响的圆柱壳体动力响应中的模态参与问题，提出了根据模态参与因子的分布特征判定模态截断阶次的方法，采用正、余弦模态叠加得到了圆柱壳体在冲击激励及旋转行波激励作用下的动力响应，基于响应的收敛性验证了判定方法的可靠性。

理论计算与有限元仿真结果表明，与圆柱壳体模态特性分析不同，在求解圆柱壳体动力响应时必须同时考虑正、余弦模态成分的影响；冲击激励作用下，圆柱壳体各阶正、余弦模态在响应中的参与程度与激振点和观测点的位置相关；旋转行波激励作用下，圆柱壳体各阶正、余弦模态在响应中的参与程度与激励的阶次和频率密切相关。

关键词: 圆柱壳体；正余弦模态；模态参与；模态叠加；模态截断；动力响应中图分类号: O326； TB53； TH113.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2024）01-0083-12DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2024.01.009引言圆柱壳体作为常见的结构，广泛应用于机电、航空航天和航海等领域，如电机定子、航空发动机机匣、潜艇船体等。

在复杂激励条件下，圆柱壳体容易产生振动噪声、疲劳损伤甚至故障失效。

因此，开展圆柱壳体在不同激励作用下的动力响应分析具有重要的理论价值和工程意义。

作为圆柱壳体动力响应分析的基础，圆柱壳体自由振动分析是相关研究的一个热点。

由于壳体振动的复杂性，在不同的假设下形成了诸多壳体理论［1］。

然而圆柱壳体自由振动的解析解仅在少数边界条件（如两端简支）下可以相对容易地求得，而在其他边界条件下，由于圆柱壳体轴向振型函数较为复杂，其自由振动的解析解难以求得。

平面受力结构体系有两个方面的优点，其一是荷载为单向传递，给计算分析带来方便；其二是桁架，钢架，拱等主体传力结构与屋面板结构是分离的，给结构吊装带来方便。

其缺点是结构内力较大，材料强度得不到充分利用，材料用量增大，空间整体性减弱，结构安全性降低。

薄壁结构指结构的厚度远较长度和宽度小，一般由金属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。

薄壳：壳体结构一般是由上下两个几何曲面所构成的薄壁空间结构。

这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度。

当此厚度远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。

在杆系结构中，梁主要受弯矩和剪力的作用，而拱主要受轴力作用，因此，拱式结构比梁式结构受力合理，节省材料。

在面结构中，平板主要受力矩的作用（包括双向弯矩及扭矩）薄壳结构主要靠曲面内的双向轴力及顺剪力承重。

壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取得的。

曲率：是描述曲线的弯曲程度的量值，其倒数为曲率半径。

曲率半径：是这段圆弧为一个圆的一部分时所成圆的半径。

在曲面上取一点E，曲面在E点的法线为z轴，包括z轴可以有无限多个剖切平面，每个剖切平面与曲面相交，其交线为一条平面曲线，每条平面曲线在E点有一个曲率半径。

不同的剖切平面上的平面曲线在E点的曲率半径一般是不相等的。

这些曲率半径中，有一个最大和最小的曲率半径，称之为主曲率半径，分别用R′和R表示。

高斯曲率：设曲面在E点处的两个主曲率为k1，k2，它们的乘积k＝k1·k2称为曲面于该点的总曲率或高斯曲率。

它反映了曲面的弯曲程度。

薄壳结构的曲面形式：旋转曲面平移曲面直纹曲面薄壳结构的内力分为两类，作用于中曲面内的薄膜内力和作用于中曲面外的弯曲内力。

圆顶的下部支撑结构：（1）圆顶结构通过支座环支撑在房屋的竖向承重构件上（如砖墙，钢筋混凝土柱等）（2）圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上（3）圆顶结构支撑在框架上。

（4）圆顶结构直接落地并支撑在基础上。

圆顶的薄膜内力圆顶上任意一点的位置经线与纬线的交点确定薄膜内力只要是作用在单位环向弧长上的经向轴力以及作用在单位经向弧长上的环向轴力。

加肋锥-环-柱结合壳应力峰值的计算方法吕岩松【摘要】提出加肋锥-环-柱结合壳环壳块应力峰值的计算公式,并通过数值计算,拟合出公式中参数的计算曲线,为潜艇加肋锥-环-柱结合壳结构的初步设计提供方便快捷的计算方法.公式的计算结果与分区样条等参元方法的计算结果相对误差较小,可以在工程中应用.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】3页(P63-65)【关键词】加肋锥-环-柱结合壳;环壳块;应力峰值;计算方法【作者】吕岩松【作者单位】海军工程大学,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U663.1在现代潜艇耐压艇体结构设计中，通常采用锥壳将不同直径的圆柱壳连接起来，形成锥－柱结合壳。

在锥、柱结合部由于壳体子午线切线倾角不连续，会产生很大的局部弯曲应力，应力集中十分明显。

黄加强和郭日修［1］等提出在锥－柱结合部嵌入一段环壳块，即采用加肋锥－环－柱结合壳来降低结合部的应力集中，以分区样条等参元方法计算加肋锥－环－柱结合壳的应力和稳定性［2］，并进行了一系列的精车模型试验和焊接模型试验［3－4］(见图1）。

模型试验结果表明，以分区样条等参元方法计算加肋锥－环－柱结合壳的应力分布，计算结果与试验结果吻合良好。

在对潜艇加肋锥－环－柱结合壳进行结构设计时，以分区样条等参元方法进行强度计算，需要首先建立有限元模型。

如果能够提出加肋锥－环－柱结合壳环壳块应力峰值的计算公式，则可以大大简化计算过程。

文献［5］利用内力和位移的连续条件，以解析法计算锥－环－柱结合壳环壳块的应力。

文献［6］将锥－环－柱结合壳简化为无限长的弹性基础梁，提出用显式表示的环壳块的应力计算公式。

但上述方法均未计入肋骨对组合壳应力分布的影响，由于潜艇耐压壳体为加肋组合壳，因此需要考虑肋骨的影响。

本文提出计算加肋锥－环－柱结合壳环壳块应力峰值的显式公式，利用分区样条等参元方法，对大量的计算模型进行数值分析，拟合出公式中参数的计算曲线。

第五节推出机构的设计在注射成型的每—循环中，都必须使制品从模具型腔和型芯上脱出，这种脱出制品的机构称为推出机构或脱模机构。

一、推出机构的设计要求(1)尽量使塑料制品留在动模上这是因为要利用注射机顶出装置来推出制品，必须在开模过程中保证制品留在动模上，这样模具结构较为简单。

(2)保证制品不变形不损坏为此必须正确分析制品与型腔各部位的附着力的大小，选择合理的推出方式和推出部位，使脱模力合理分布。

由于制品收缩时包紧型芯，因此脱模力作用位置应尽量靠近型芯，同时亦应布置在制品刚度、强度最大的部位(如凸缘、加强肋等处)，作用面积也应尽可能大些，以免损坏制品。

脱模力的确定与抽芯力的计算相同，但要精准汁算复杂形状制品的脱模力比较困难，这是因为制品与型腔的附着力，尤其对型芯的包紧力，与制品的材料性质、制品形状、成型工艺参数、脱模斜度、型芯间距、型腔表面粗糙度等因素有关。

一般情况下，制品收缩率大，壁蜂、型芯尺寸人们复杂，脱模斜度小以及型腔表面粗糙度大约，脱模阻力就大，反之则小。

实际生产中常用类比法进行估算。

在确定脱模零件结构时，应综合考虑上述因素，以保证制品顺利脱模。

(3)保证制品外观良好也就是说，推出制品的位置应尽量选在制品的内部或对制品外观影响不大的部位。

(4)结构可靠即推出机构应工作可靠，运动灵活，具有足够的强度和刚度。

二、推出机构的分类1，按动力来源分类(1)手动推出机构常用于注射机不带顶出装置的定模一方，开模后，由人工操作推出机构推出定模中的制品。

(2)机动推出机构它利用注射机开模动作，通过推出机构推出制品。

(3)液压推出机构它是靠注射机上设置专用的液压推出装置进行脱模。

(4)气动推出机构它是利用压缩空气将制品吹出。

2，按模具结构分类(1)简单推出机构；(2)双推出机构；(3)二级推出机构；(4)带螺纹制品的推出机构。

三、简单推出机构简单推出机构又可分多种结构形式，常见的结构形式有下面几种。

1、推杆推出机构用推杆推出制品，尤其是圆推杆推出制品是推出机构中最简单、最常用的—种。

第 51 卷 第 5 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.5 2023 年 9 月PETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUES Sep., 2023doi:10.11911/syztjs.2023083引用格式：唐堂，郭建春，翁定为，等. 基于PIV/PTV的平板裂缝支撑剂输送试验研究[J]. 石油钻探技术，2023, 51（5）：121-129.TANG Tang, GUO Jianchun, WENG Dingwei, et al. Experimental study of proppant transport in flat fracture based on PIV/PTV [J]. Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(5)：121-129.基于PIV/PTV的平板裂缝支撑剂输送试验研究唐 堂1， 郭建春1， 翁定为2， 石 阳2， 许 可2， 李 阳2（1. 油气藏地质与开发工程全国重点实验室（西南石油大学）， 四川成都 610500；2. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊 065000）摘　要: 为了解水力压裂过程中水力裂缝内支撑剂的铺置规律，基于平板裂缝开展了支撑剂输送试验，分析了泵注排量、压裂液黏度、注入位置、支撑剂类型对支撑剂铺置过程的影响；运用PIV/PTV技术，测试了压裂液–支撑剂两相运动速度，从颗粒运动角度分析了不同因素对最终砂堤形态的影响。

试验发现：平板单缝内支撑剂铺置存在“裂缝前端先堆积至平衡高度，再稳定向后端铺置”和“砂堤整体纵向增长，稳定向后端铺置”2种典型模式，2种模式可以在泵注的不同阶段出现并转换；砂堤不同位置形态主控因素存在差异，注入位置与排量主要控制前缘形态，黏度与排量主要控制中部形态，黏度主要控制后缘形态；在裂缝远端，支撑剂沉降存在“回流式”和“直接式”2种模式，前者受涡流控制，后者则仅依靠重力沉降；现场施工时可考虑“定向射孔+大排量中高黏70/140目石英砂（主体支撑剂）+40/70目陶粒架桥+大排量中高黏70/140目石英砂长距离输送+排量尾追40/70目陶粒”，兼顾缝长方向远距离铺置和近井地带裂缝与井筒的高连通性。