抗冲瓦的结构研究及创新设计

建立带弹性基础的抗冲瓦的仿真模型,考虑基体材料的超弹性与粘弹性,对冲击载荷下抗冲瓦的抗冲击性能进行分析。着重讨论相对密度,棱边长度,拓扑形状等结构参数对瓦的抗冲击性能的影响规律。结果表明,相对密度越小,瓦的低频抗冲击性能越好;棱边长度越短,瓦的低频抗冲击性能要更好;圆孔结构抗冲瓦的低频抗冲击性能较好,而在中、高频段,反蜂窝结构抗冲瓦的抗冲击性能较好。根据分析结论,对抗冲瓦进行优化,设计出具有优异抗冲击性能的双层结构抗冲瓦。     

舰船柔性抗冲覆盖层抗爆机理研究

如何有效提高舰船受到水下爆炸时的生存能力是舰船设计需要考虑的重要环节。舰船柔性抗冲覆盖层技术通过在舰船水线以下的船体外板敷设具有柔性吸能特性的覆盖层来削减水中冲击波载荷并减缓船体结构的爆炸响应,已被试验证明能有效提高全船的爆炸防护能力。本报告围绕舰船柔性抗冲覆盖层对水下爆炸载荷的抗爆机理,从水下爆炸载荷特征、柔性覆盖层瞬态大变形机制、流固耦合面空化起始、扩展及闭合过程以及由此引起的冲击载荷加载机制等方面,给出了相应的理论建模、分析与试验研究工作,解释了柔性抗冲覆盖层抗爆作用机理,在此基础上给出了影响抗冲覆盖层防护效能的主要特征参数,研究结果为柔性抗冲覆盖层的全船敷设设计提供了理论支撑。     

典型部件对舰船管路系统抗冲击性能影响研究

随着舰船管路系统作用的日益重要,其抗冲击安全性能也受到了广泛关注。为掌握管系结构中典型部件在受冲击后动态响应特性,设计并建造了TA2材料的空间管系结构。通过改变管路管夹种类、管夹布置位置,在冲击试验机上展开了四种相同冲击载荷下的冲击试验。试验结果表明,管路上阀体、法兰等对管系的冲击响应有较大影响,弹性管夹及合理的布置管夹位置均有一定的减振抗冲效果。该结论为管路系统抗冲击安全性能的优化设计提供了依据。     

某抗冲椅冲击响应计算及试验分析

舰艇在受到非接触爆炸冲击时,会对艇员生命安全构成严重威胁。通过对某款抗冲椅进行多方向多强度的冲击试验,定量检验抗冲椅的缓冲性能,并建立抗冲椅的有限元模型,采用耦合计算的方法,进行冲击响应的模拟,提出优化设计建议。     

双非线性隔振器的双层隔振系统模型的建立

冲击引起的振动与波是舰船破坏的主要原因之一。采用空间多刚体动力学基本理论,建立非线性双层抗冲隔振系统的数学力学模型,推导出适用于一般的双层抗冲隔振系统的牛顿-欧拉方程。然后以一个水泵设备的双层抗冲隔振的例子进行数值计算。     

压电智能连续体结构/控制一体化广义拓扑优化

对于以往较少涉及到的同时考虑结构拓扑、作动器位置与数目和控制器参数等多种优化设计变量参与的压电智能板结构的一体化优化设计问题,研究了结构/控制一体化广义拓扑优化设计的方法。提出采用基于耦合模态空间的二次型最优控制系统设计与基于遗传算法和数学形态学处理的策略进行一体化拓扑优化设计实现。数值算例的结果表明,所提方法合理、有效,能够得到清晰的结构拓扑和良好的可控性。     

考虑材料参数不确定性结构动力学稳健性拓扑优化设计

本文在考虑材料参数不确定性的条件下,对连续体结构动力学稳健性拓扑优化设计进行研究。在使结构的第一阶固有频率最大化的同时,显著减小其对材料性能不确定性的影响。基于非概率凸集模型,将材料参数的不确定性用有界区间变量表示;建立了能够抑制频率改变的结构动力学拓扑优化模型,用单层优化策略求解稳健性优化设计问题。通过对材料参数的导数分析,获得了在材料性能不确定情形下结构第一阶固有频率的二阶泰勒展开式,并推导出了频率对拓扑变量的一阶灵敏度显性表达式。基于变密度法,开展了结构动力学稳健性拓扑优化设计,并与确定性优化结果进行对比,验证了用本文方法获得的结构第一阶固有频率稳健性更高,受材料参数不确定性扰动影响更小,展示了考虑材料参数不确定性的重要性。     

抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估研究

针对舰船毁伤效能评估问题,进行了抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估方法研究。研究结果显示,炸药爆炸威力及目标易损性构成了不可偏废型舰船毁伤效能评价指标体系,爆炸威力赋值可通过炸药TNT当量及舰船排水量计算得出,抗冲击瓦抗毁伤性能评估值可采用灰色层次分析法计算,采用文中给出的毁伤效能计算方法能够实现抗冲击瓦结构舰船毁伤效能的量化评估。     

抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估研究

针对舰船毁伤效能评估问题,进行了抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估方法研究。研究结果显示,炸药爆炸威力及目标易损性构成了不可偏废型舰船毁伤效能评价指标体系,爆炸威力赋值可通过炸药TNT当量及舰船排水量计算得出,抗冲击瓦抗毁伤性能评估值可采用灰色层次分析法计算,采用文中给出的毁伤效能计算方法能够实现抗冲击瓦结构舰船毁伤效能的量化评估。     

舰船电器设备减振器选择

一、引言 冲击和振动影响着舰船上几乎所有电器设备的使用性能、工作可靠性和预期寿命。因此,一方面要求从电器设备结构设计上采取各种措施,使电器设备具有更高的耐振抗冲性能。另一方面,则需要对电器设备研究更有效的隔振防冲技术,使舰船电器设备免受恶劣的振动冲击干扰。     

水下爆炸作用下固支多层片组结构的塑性毁伤研究

为研究固支多层片组结构在水下爆炸作用下的毁伤行为,以能量法为基础,建立了典型多层片组结构在水下爆炸冲击波作用下的塑性响应模型,给出了一定爆炸载荷迎面作用下固支多层片组结构的塑性变形以及剪切断裂毁伤计算方法。利用AUTODYN仿真软件,对不同工况下固支多层片组结构的毁伤进行了仿真研究,并开展了水下爆炸毁伤试验,测试了水下爆炸冲击波参数和多层片组结构的毁伤情况。结合数值模拟和试验结果可知,该理论模型可以很好的预测多层片组结构的毁伤破坏情况,包括其塑性变形层数、剪切破坏层数和最大破坏深度,为水下多层防护结构抗冲击设计提供了一定的依据。     

水下非接触爆炸抗冲击缓冲平台性能研究

为有效测量水下非接触爆炸试验中舰船及设备的抗冲击性能,保护测量设备在冲击环境下能够安全使用,根据设备冲击输入设计和研制了抗冲击缓冲平台,以减小舰船设备在水下非接触爆炸冲击作用下受到的冲击.按照要求的缓冲平台设计载荷和缓冲效率,进行缓冲器刚度的选择和结构设计,利用仿真运算设计工况.经海上实爆冲击试验验证,该缓冲平台能有效...     

潜艇典型舱段水下爆炸动态响应分析

基于显式动力学分析程序ANSYS-LSDYNA,对潜艇典型舱段受到水下近场爆炸冲击作用下的非线性动态响应进行了研究。根据水下爆炸理论和数值计算结果,详细探讨了单壳体潜艇水下近场爆炸现象的持续过程,并讨论了冲击波、局部孔穴、气泡运动造成的滞后流等在单壳体潜艇受到水下近场爆炸不同阶段所起的作用。计算了单壳体潜艇受到水下近场爆炸冲击波作用下的响应并与双壳体潜艇的结果进行了对比。本研究对正确理解水下爆炸现象和潜艇的水下爆炸抗冲击设计有重要意义。     

舰载电子设备抗冲击设计概要

舰载电子设备是舰船信息化建设的基础,在实际工作环境中,不可避免地会受到水下爆炸冲击作用,如果结构设计不当,将使其受到损害以至失效。从舰船冲击环境和电子设备的抗冲击要求出发,概要性地提出舰载电子设备抗冲击设计的基本原则,指出在电子机柜设计、冲击下工程材料的动态特性及采用隔振器进行抗冲击防护设计三方面的要点,并对采用冲击试验机对舰载电子设备抗冲击能力进行考核时冲击试验机的选择和相关冲击标准进行介绍。     

水下近场及接触爆炸作用下双层底结构损伤试验研究

针对水面舰艇底部结构设计双层底缩比试验模型;据冲击因子设定水下近场及接触爆炸工况,通过对试验结果分析,总结双层底结构在近场及接触爆炸载荷作用下的损伤模式;采用体积等效原理对试验模型裂纹处板厚变化分析,确定Q235钢在双层底模型拉伸破坏模式中的断裂应变。为舰船抗爆抗冲击的理论及数值研究提供参考数据。     

多次水下爆炸作用下钢板与焊接钢板冲击损伤特性

为了研究舰船结构在多次水下爆炸载荷作用下的抗爆抗冲击能力,基于水下爆炸鼓胀试验分别开展了5 mm、12 mm的船用A32背空钢板及焊接板的多次水下爆炸试验,得到了钢板与焊接板的塑性变形历程,测量并计算了钢板与焊接板受冲击区域沿半径各点处的挠度及厚度减薄率,分析了钢板与焊接板的塑性变形规律。结果表明:多次水下爆炸载荷作用下,焊接板与钢板的塑性变形形貌呈类球冠形,二者的厚度减薄率从中心位置到边界处呈先减小再增大的趋势,但焊接板的挠度小于钢板的挠度。A32钢板的变形模式主要为弯曲和拉伸变形,焊接板以弯曲变形为主。持续增加的水下爆炸载荷导致钢板中心位置与边界处拉伸断裂,而焊接板的焊缝及其热影响区发生脆性断裂。     

新型矩形蜂窝夹芯夹层加筋圆柱壳抗水下爆炸冲击载荷分析

提出了一种新型矩形蜂窝夹芯夹层加筋圆柱壳结构形式。分析了其在水下爆炸冲击载荷下的动力响应特征及     

一种改进的水下爆炸冲击波信号修正方法

爆炸载荷是舰船抗冲击设计和分析的基础,爆炸冲击波是表征炸药威力的一个关键物理量。在水下爆炸试验中,由于PCB138A50型电气石水下传感器在高频段存在失真,使得水下爆炸自由场压力信号存在上升沿、峰值失真的情况。当爆源与测点的水平距离远大于测点深度时,测点接收的信号需考虑反射波影响,一般会出现水面截断,形成驼峰现象。这都会使压力信号的冲击波能量计算产生误差,进而影响舰船的抗冲击分析。文章用Jensen提出的方法修正峰值,使用Cole函数对冲击波进行拟合修正。经对比,Cole函数拟合法比传统的指数拟合法修正后的冲击波能量更接近于试验炸药冲击波能量的理论值。     

船用齿轮箱系统抗冲击特性数值仿真

研究了船用齿轮箱系统抗冲击特性的分析方法。采用静力学、非线性接触有限元法计算某大型船用齿轮箱箱体、轮齿正常工况的等效静应力,在NX.NASTRAN的结果文件中提取各应力分量。建立齿轮箱系统的箱体-轴承-轴-齿轮耦合有限元模型,用DDAM法计算其在水下爆炸冲击产生的动应力。应用弹塑性力学知识,将相应单元的静、动应力的分量按照MISES准则重新合成,引入无量纲强度剩余系数,评估该齿轮箱系统的抗冲击性能。采用衰减正弦基波组合的时间历程对冲击谱进行匹配,模拟水下爆炸环境,用模态加速度法,得到齿轮箱系统的加速度瞬态响应特性。研究结果为船用齿轮箱的抗冲击性能评估提供了理论基础,同时为抗冲击设计及冲击隔离提供数据支撑。