类波纹板夹层圆柱壳的优化设计及强度可靠性分析
李宁
刘海涛
1.河北工业大学机械工程学院,天津3004012.河北工业大学机械工程学院,天津300401
摘要：针对耐压圆柱壳体在满足强度要求下的轻量化问题,设计一种类波纹板夹层圆柱壳模型.针对该圆柱壳体,建立类波纹板单胞优化模型,通过响应面优化法,得到了单胞满足强度要求时质量最小的结构参数,并分析设计参数对目标函数和约束函数的影响.然后利用有限元软件Ansys Workbench校核优化后轻质夹层圆柱壳的强度,仿真结果表明:最大应力值为264.81 MPa且出现在相邻两夹层外蒙皮上,能够满足设计强度要求.最后针对强度分析中几何参数、材料属性和载荷存在的随机性,建立了应力-强度干涉模型并通过蒙特卡洛法求解,结果显示随机变量影响下的最大应力值小于340 MPa的可靠度已经超过了0.99,保证了此结构强度安全可靠性.以上分析表明,类波纹板轻质夹层结构应用于耐压壳体是可行的,该研究可为耐压壳体轻量化设计提供一定的参考依据.
关键词：类波纹板响应面法应力-强度模型蒙特卡罗法
分类号：TB31(工程材料学)TB121(工程基础科学)
资助基金：国家自然科学基金(11702079)优秀青年科学基金(A2017202107)
论文发表日期：2020-12-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 1356-1361 )
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