一种复合材料与异种材料支柱节点设计方法技术

技术编号:41182419 阅读:20 留言:0更新日期:2024-05-07 22:16
本发明专利技术公开了一种复合材料与异种材料支柱节点设计方法:建立复合材料与异种材料支柱节点的连续壳单元模型;建立腹板厚度矩阵和高度矩阵,以及不同模型对应的腹板纤维体积的矩阵;将钢制连接件上表面加载区各节点耦合垂向位移自由度,并施加垂向荷载,支柱底部设定为固支约束,对模型施加对应的载荷;获取极限载荷工况下模型的所对应的极限承载能力的矩阵;构建能表示输入输出关系的代理模型;建立目标函数单位体积下模型极限承载能力,搜索满足条件的单位体积下模型极限承载力的极大值,该极值所对应腹板厚度和腹板高度即为该支柱节点最优结构设计。本发明专利技术提高了支柱节点设计效率,最大化复合材料利用率,使得结构设计更加合理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料与异种材料支柱节点设计方法,属于船舶结构设计领域。


技术介绍

1、复合材料与异种材料支柱结构是主船体主要承力结构之一,目前针对支柱结构设计主要从强度角度来考虑,基于有限元仿真,通过改变帽型材腹板高度或者面板长度来优化复合材料与异种材料支柱结构,该类方法需要通过改变腹板高度、腹板长度等重复建立大量节点模型,优化效率低,同时该类方法设计得到的模型没有考虑复合材料利用率,无法满足结构设计中的材料利用率最大化的要求。

2、复合材料与异种材料支柱结构是主船体主要承力结构之一,目前针对支柱结构优化设计主要从强度角度来考虑,基于有限元仿真,通过改变帽型材腹板高度或者面板长度来优化复合材料与异种材料支柱结构,该类方法需要通过改变腹板高度、腹板长度等参数重复建立大量节点模型,优化效率低,同时该类方法设计得到的模型没有考虑复合材料利用率,没有从单位复合材料纤维体积极限承载能力的角度评价模型腹板厚度和腹板高度与支柱节点的强度的关系,无法满足工程结构设计中的材料利用率最大化的要求。


技术实现思路

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【技术保护点】

1.一种复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述步骤1)中采用ABAQUS有限元软件建立复合材料与异种材料支柱节点的连续壳单元模型。

3.如权利要求2所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述步骤1)中的复合材料与异种材料支柱节点的连续壳单元模型由复合材料、泡沫芯材、胶层、异种材料连接构成,所述胶层采用零厚度cohesive单元。

4.如权利要求3所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述复合材料采用连续壳单元SC8R,泡沫...

【技术特征摘要】

1.一种复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述步骤1)中采用abaqus有限元软件建立复合材料与异种材料支柱节点的连续壳单元模型。

3.如权利要求2所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述步骤1)中的复合材料与异种材料支柱节点的连续壳单元模型由复合材料、泡沫芯材、胶层、异种材料连接构成,所述胶层采用零厚度cohesive单元。

4.如权利要求3所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述复合材料采用连续壳单元sc8r,泡沫芯材采用实体单元c3d8r,胶层采用coh3d8单元,异种材料为工字钢q235。

5.如权利要求1所述的复合材料与异种材料支柱节点设计方法,其特征在于,所述步骤4)中,钢质连接件与复合材料面板接触面采用绑定连...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄继伟吕洋徐志亭栾晨楼鹏宇夏玮
申请(专利权)人:中国船舶集团有限公司第七○八研究所
类型:发明
国别省市:

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