结构参数变化对双层圆柱壳冲击响应的影响

为了研究潜艇结构在水下爆炸作用下的响应特点和潜艇结构参数变化对其冲击响应的影响,该文在大型有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA环境中仿照潜艇结构设计了一个双层圆柱壳体,并对其在相同冲击因子、不同结构参数下的冲击环境进行仿真.以冲击加速度为主要数据,分析了改变内壳板厚、外壳板厚、肋骨尺寸、肋骨间距等结构参数对冲击响应的影响.通过引入各种无量纲化结构参数,得到了双层圆柱壳结构有利于抗冲击的结构参数取值范围,对潜艇抗冲击设计有参考价值.     

双层壳结构抗冲击性能仿真研究

对潜艇结构冲击响应(加速度)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据.以某潜艇的结构和型线为基础,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS DYNA计算了双层壳结构在改变外层壳体(简称外壳)及内层壳体(简称内壳)的厚度时的冲击环境,分析了双层壳结构在不同工况下的冲击响应,讨论了外壳和内壳对双层壳结构冲击环境的影响.通过数据分析表明:在改变外壳及内壳板厚的情况下,外壳及内壳的冲击响应(加速度)近似服从威布尔分布,内部结构的冲击响应近似服从正态分布;在同一冲击因子下,改变外壳板厚和内壳板厚对结构各部分的冲击响应影响不同.这对于潜艇的抗爆炸抗冲击分析及合理的结构形式具有重要意义.     

敷设声学覆盖层的双层壳抗冲性能研究

为提高水下航行器的隐身性能,通常在其表面敷设各种声学覆盖层,由于声学覆盖层含有空腔的特殊结构形式,该结构形式在受到爆炸冲击波作用时,腔体将产生变形并吸收能量,这将严重影响水下航行器的抗冲击性能.该文针对敷设声学覆盖层的加筋双层圆柱壳的抗冲性能进行了数值仿真研究,给出了兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计及性能参数优化建议.结果表明:内壳外表面敷设声学覆盖层时,结构的抗冲击性能较其他敷设部位好,减小声学覆盖层腔体形状,能提高双层圆柱壳体的抗冲性能.在声学覆盖层满足结构减振降噪要求情况下,建议尽量减小其腔体形状.     

复杂锥柱结构中频水下声辐射特性研究

验证了基于波动理论的FE-SEA混合法计算复杂结构中频水下声辐射的可行性,对复杂锥柱结构的中频水下声辐射特性进行了研究,讨论了载荷作用位置及内外壳板厚对其声辐射的影响,研究表明载荷作用于内壳时,其辐射声压最小;增大内壳厚度相比于增大外壳厚度能更有效的减小圆柱壳声辐射.     

降低低频线谱的阻抗增强环肋圆柱壳结构设计

为降低水下航行体的低频线谱,对环肋圆柱壳进行了阻抗增强设计.基于模态分析理论分析了利用机械阻抗进行振声控制的机理,指出利用肋骨的不等截面、附加阻抗增强设计可以有效抑制圆柱壳的低阶"优势模态";根据阻抗失配和波型转换原理在肋骨腹板上添加振动阻尼物,采用波动理论分析了振动波传递特性,给出了具有高传递损失的阻抗增强肋骨设计方法.在上述基础上,提出一种阻抗增强环肋圆柱壳结构,对该新型肋骨加强圆柱壳振声性能进行了分析.结果表明提出的阻抗增强肋骨环肋圆柱壳不仅可以有效降低壳体振动均方速度,还大幅削弱了低频噪声线谱,具有较好的减振降噪效果.     

弹性地基中变厚度圆柱壳的轴对称弯曲

圆柱壳是工程中常用的一种壳体结构(构件),但对于弹性地基中变厚度圆柱壳的研究却较少.在等截面圆柱壳初参数解的基础上,利用阶梯折算法和传递矩阵法,研究了弹性地基中沿轴向任意变厚度圆柱壳的轴对称弯曲问题,所得公式具有简捷、统一的特点,适合计算机编程.文末给出了算例.结果表明利用传递矩阵法分析变厚度圆柱壳是非常有效的.对沿轴向任意变厚度圆柱壳,可得到满意的计算结果;对阶梯型圆柱壳,可得到准确计算结果.这种分析方法还可以进一步推广到环向加肋的圆柱壳和变基床系数的弹性地基中圆柱壳的轴对称弯曲分析.     

有限长加筋双层圆柱壳低阶模态声辐射性能分析

采用Fl櫣gge壳体方程描述圆柱壳体的振动,通过将加筋结构等效为反力和反力矩加在圆柱光壳表面上,然后将其引入到壳体振动方程中去.采用Helmholtz波动方程和壳体表面的边界条件来求解位于内层壳和外层壳之间的环形流体,并利用傅氏变换,可以求出声压的表达式,理论结果用辐射声功率和辐射效率的形式表示,详细研究了低阶模态的辐射声功率和辐射效率,说明低阶模态对声辐射起主要作用.分析了壳体的固有模态、激励力和声辐射三者之间的关系,这为用主动控制方法降低有限长加筋双层圆柱壳的振动噪声,提供了理论依据.     

三峡水电站引水压力钢管焊接残余应力计算

根据板壳和圆柱壳体理论 ,以及焊接收缩力模型 ,推出圆柱壳体类构件环缝焊接残余应力的计算公式 .用所导出的公式 ,对三峡水电站引水压力钢管环缝焊接残余应力作了计算 ,其计算结果与有关权威资料计算、测试结果吻合 .本计算结果为分析三峡引水压力钢管焊接残余应力的影响 ,以及焊接工艺设计 ,提供了理论参考 .     

复合材料圆柱壳体水下非线性屈曲数值分析

为解决水下复合材料仿真精度低的问题,采用非线性数值分析方法对复合材料圆柱壳体的水下屈曲行为进行研究。通过算例表明了非线性屈曲数值分析与试验结果的吻合性较好,验证了数学模型和计算方法的有效性。对比了铝合金、Carbon/Epoxy、Boron/Epoxy和Glass/Epoxy4种材料圆柱壳体的水下非线性屈曲行为,结果表明纤维的拉伸模量对于圆柱壳体的耐压能力有较大影响,Carbon/Epoxy是水下圆柱壳体比较理想的一种材料,最后分析了矩形、T形和L形肋骨复合材料圆柱壳体的水下非线性屈曲行为,通过分析可知,T形肋骨对于提高圆柱壳体的屈曲压力是最明显的。研究结果对于复合材料在水下的应用及研究有较大的参考价值和指导作用。     

水下爆炸气泡脉动特性的试验研究

为了分析水下爆炸气泡的脉动特性，直观地观察水下爆炸气体产物的脉动过程，将高速摄影技术应用于水下爆炸试验研究，观察到了气泡在水中发生多次脉动直至最后溃灭的全过程．通过对所得照片的分析，得到了不同药量水下爆炸的气泡最大半径和脉动周期等宝贵的第一手数据．将试验结果与已有的水下爆炸理论公式进行了比较分析，试验数据与理论公式计算结果吻合较好，从而在进一步试验验证理论计算公式正确性的同时，证明了高速摄影技术在水下爆炸气泡脉动特性试验研究中的重要作用．