铝合金是现代军用桥梁装备的常用材料,具有重量轻、强度高等优点。本课题从二维连续体的拓扑优化入手,结合铝合金加工的工艺特点,设计出承重甲板的夹心板结构,进而提出方舟舟体的结构方案。 对两种铝合金甲板分别进行了9种工况、两种支撑条件下的数值模拟,表明带一道中纵支撑的甲板结构能够满足设计荷载下的强度要求,两种甲板结构的对比结果显示,增加竖撑板不能改善结构的应力分布,反而增加了挤压难度;进行了减重优化,在应力不超过允许值的情况下减轻重量约12%,并有足够的稳定性保证,课题据此确定了最终的甲板结构形式。 针对五种铝合金夹心板模型(两种型材断面)进行了静态极限承载能力模型试验,并作了相应的非线性有限元模拟。数值计算中考虑了材料非线性和几何非线性效应,并在有限元模型中考虑了坦克履带的刚化作用和初始焊接变形的影响。研究表明,铝合金夹心板在横向履带载和轮式载的作用下,主要表现为受压面板的屈曲和夹心斜撑板的屈曲。试验结果说明,采用铝合金夹心板结构作为舟体甲板,是减轻舟体重量的有效措施。 本课题的试验和计算结果符合较好,表明了二者的有效性。所采用的计算模型适于工程应用,其计算结果能够做为工程设计的参考。