船舶复合材料应用现状及发展趋势

复合材料因其显著的性能特点,在船舶领域具有广阔的应用空间,随着建造工艺的进步和材料性能的提升,船舶复合材料应用范围和比重逐步增大。研究船舶复合材料的结构属性、建造工艺和应用优势,梳理国内外船舶复合材料应用现状,分析船舶复合材料应用发展方向,研判船舶复合材料发展趋势,为我国船舶复合材料的发展提供参考方向。     

组合式挂舵臂焊接工艺优化设计

船用组合式挂舵臂在制作过程中常出现焊后变形大、铸钢焊缝易出现焊接缺陷等问题。为提高组合式挂舵臂的制作效率,对其焊接工艺进行优化设计。通过调整生产流程及零部件的装焊顺序,引入单侧坡口设计,适当增加刚性约束,再结合建造方案、材料、接头类型等因素对焊接因数进行调整,完成了组合式挂舵臂焊接工艺的优化。按中国船级社《材料与焊接规范》标准对单侧坡口对接焊工艺进行了试验和评定,该工艺获得船级社的认可。将新焊接工艺应用于集装船组合式挂舵臂的制作,有效减小了挂舵臂的焊接变形,改善了焊工的施焊环境;也解决了铸钢焊缝易出现焊接缺陷的技术问题,取得了良好的焊接效果。     

潜用雷达天线罩材料及成型工艺研究

综述潜用雷达天线罩材料以及纤维增强复合材料在雷达天线罩中的应用,介绍潜用复合材料典型成型工艺及其发展趋势,指出高性能雷达天线罩的研究发展方向.     

复合材料挡水板设计及安装工艺研究

针对原钢质矩形挡水板,提出一种新型复合材料挡水板结构形式,彻底解决了原钢质挡水板渗水腐蚀的难题。文中对复合材料挡水板的材料选型、结构设计、强度刚度计算以及安装工艺等内容进行了研究,结果表明:复合材料挡水板强度刚度满足使用要求;安装工艺简单易行,水密效果好。     

复合材料在舰船设计建造中的应用

介绍了复合材料船舶的船体材料、设计理念、结构型式与成型工艺等技术特点及其应用和进展状况,讨论了复合材料船体设计制造开发研究中值得注意的问题。     

某型舰载机碳纤维复合材料电源机箱及其核电磁脉冲防护性能

[目的]针对某型舰载机电源机箱减重和核电磁脉冲(HEMP)防护的设计需求,采用基于碳纤维复合材料化的机箱结构设计,并利用热压罐成型工艺制备复合材料电源机箱.[方法]利用CST仿真软件进行机箱复合材料的防护性能仿真和设计评估;选择镀镍碳纤维和延展金属网作为电磁增强材料,同时配合层间电磁增强和缝隙、搭接等部位的电连接设计;...     

面向对象的知识表达在导管弯曲加工工艺决策中的应用

采用面向对象的知识表达方法实现了导管弯曲加工工艺知识表示,并将其应用于所开发的导管弯曲加工工艺设计专家系统,实现了导管弯曲加工工艺的自动生成。     

碳纤维复合材料在舰艇显控台上的应用

碳纤维复合材料作为轻型材料在减轻设备重量、提高设备强度方面的应用范围越来越广,随着海军舰艇显控台对重量和强度的要求不断提高,将碳纤维复合材料能够成功应用到海军舰艇显控台上已成当务之急。以碳纤维碳丝的制备与分类和碳纤维复合材料的成型工艺为基础,详细阐述了海军舰艇显控台碳纤维复合材料壳体的设计及工艺流程,其中包括分型设计、模具设计以及RTM工艺等,并对制造出的碳纤维复合材料的显控台进行摆锤冲击试验,验证了碳纤维复合材料的抗冲击性能以及其应用在海军舰艇显控台上的可能性。     

一种性能卓越的新型船用轴承材料

华龙材料是以不同的单体共聚的高分子为基础，采用合成稀土金属化合物及多种改性添加剂改性，通过特殊的合成工艺制造而成的均质聚合物，它兼有多种工程塑料（聚酰亚胺类、聚甲醛、聚砜等）之优点，并赋予共聚复合材料以新的特性。在制品成型的同时，形成了高聚物，这与目前常用的高温挤压及注塑成型工艺显然不吲，不但有效避免了高温冲击对材料结构的破坏，     

大厚度船用复合材料螺旋桨桨叶设计与成型工艺

为开展大厚度船用复合材料螺旋桨桨叶设计与成型工艺的研究,结合复合材料成型工艺经验,以桨叶几何型值的确定作为设计和研究切入点,对船用复合材料螺旋桨桨叶进行原材料选择以及复合材料桨叶的结构与铺层设计等工作,得到了满足强度要求的桨叶设计方案。在此基础上,提出1种大厚度复合材料螺旋桨桨叶的制备方案,为大直径和大厚度船用复合材料螺旋桨的成型工艺提供了参考。     

气垫船用复合材料空气导管结构布局和优化设计

根据空气导管的结构特点,考虑复合材料设计和制造一体化的特性,结合复合材料结构力学基本原理,提出一种可行的气垫船（Air-Cushion Vessel,ACV）用复合材料空气导管结构布局和优化设计方案。基于多约束目标优化对空气导管、内部加强结构的构型及尺寸等进行总体布局设计和优化,并利用有限元分析方法对导管结构进行极限过载的等效分析。计算结果表明,该复合材料空气导管结构在极限过载工况条件下可保持正常运行,满足结构整体的强度和刚度要求。     

气垫船导管组合结构设计初探

随着气垫船向大型化发展,作为气垫船结构设计重要组成部分的导管组合结构设计越来越受到重视。文中结合国内已有的典型大中小型导管组合结构的设计参数,从导管组合结构的材料、结构型式以及传力方式等方面进行分析,总结其设计特点,并结合相关规范要求,对导管组合结构设计载荷进行分析。     

复合材料导管导流罩渐进失效分析

基于连续损伤力学（Continuum Damage Mechanics,CDM）理论对复合材料导管导流罩进行渐进失效分析,结合刚度降级方法从材料失效角度对导流罩结构极限承载能力和失效演变情况进行研究。利用APDL参数化语言编写程序建立复合材料导管导流罩有限元模型,应用多帧重启动及弧长法实现分析过程。根据Tsai-Wu失效准则判断复合材料损伤及损伤原因,并对失效单元进行连续记录。结果表明：复合材料导流罩结构最先出现基体开裂失效模式,此时少量破坏对导流罩整体结构性能影响较小;随着载荷继续增加出现纤维断裂失效模式;在纤维断裂大规模出现时,载荷位移非线性关系逐渐明显,结构性能急剧下降;整个过程几乎没有出现界面剪切失效情况。根据结构载荷位移曲线和失效单元数目变化情况,导流罩承载时的Tsai-Wu失效因子作为复合材料导管导流罩的强度校核指标具有理论和实际意义。     

气垫船波浪载荷预报方法研究

高速气垫船对船体结构重量控制严格,而合理确定作用于船体的波浪载荷是结构设计、优化和安全性评估的基础。本文在气垫船船体结构受力特点分析的基础上,采用“分段船模”模型试验方法对目标气垫船开展了波浪载荷预报研究,重点解决了试验模型垫升系统动力特征相似、重量控制等关键问题。试验结果能反映目标气垫船围裙气垫的响应特点,说明所用分段船模试验方法预报气垫船运动与载荷的结果可信。基于此,对目标气垫船波浪载荷设计值的规范计算结果表明,给定的载荷规范计算方法可为气垫船结构设计提供参考。     

弹性复合阻振接头在邮轮通风管道中的减振性能研究

为探究弹性复合阻振接头在邮轮通风管道中的减振性能,利用弹性橡胶与质量阻振相结合的质量—阻尼复合阻振技术,设计开发了应用于通风管道中的弹性复合阻振接头,通过风机激励试验研究其在通风管道中的减振性能,得到弹性复合阻振接头在通风管道中的减振效果。试验结果表明：6款弹性复合阻振接头均能有效提高管道结构振动的阻振效果并拓宽阻振频率范围,并且能够降低激励源与管路系统之间的振动传递;在100-5000Hz频率范围内,弹性复合阻振接头的振动传递损失基本在10dB以上,在某些频段下能达到30dB以上,其中双橡胶复合阻振接头在低频中的减振效果最好。试验研究结果对于船舶通风管道的减振设计具有参考价值。     

气垫船铝合金整体壁板应用初探

气垫船的高速性特点决定了全船重量控制的重要性。在影响结构重量的主要因素中,材料的选择尤为重要,为此大、中型气垫船船体材料都采用铝合金。而传统铝合金焊接结构在实际应用中存在着焊接变形较大且难以控制,焊缝和焊接热影响区力学性能下降等不足。文章首先基于气垫船船体线型简单、平直的特点提出了铝合金整体壁板的概念,并由此引出悬架式骨架系统;其次分析了铝合金整体壁板的优点;此外,文中还在国外应用背景基础上总结了整体壁板应用注意事项;最后提出了应用及优化上亟待解决的问题,为后续研究及推广应用提供参考。     

船舶结构复合阻尼材料减振性能实验研究

研制了一种自粘性复合阻尼减振胶板,在-30~60℃宽温域内,材料的平均损耗因子达到0.35。采用单点激励振动模态实验方法,研究了复合阻尼材料对船舶模型振动模态阻尼比的影响。采用动力设备运行模拟激励实验,研究了复合阻尼材料对船舶模型结构的阻尼减振效果。结果表明,粘贴复合阻尼材料后,船舶模型在500Hz范围内的模态阻尼比增加了6倍,船舶底舱结构的平均减振效果达到5dB,船舶甲板结构的平均减振效果达到6~11dB。实验研究结果对于船舶薄壁结构的阻尼减振设计具有参考价值。     

基于复合材料的水下耐压结构拓扑优化探究

探究基于复合材料的拓扑优化设计方法在水下耐压结构设计中的应用.本文方法是在等值线方法、SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)模型、灵敏度过滤技术的基础上,推导复合材料的等效刚度矩阵.通过经典桥形结构优化算例、静水压作用下的结构拓扑优化设计以及空心水下耐压结构优化设计,分析了在拓扑相关载荷作用下,复合材料对于水下耐压结构的最优拓扑形式的影响.发现复合材料与各向同性材料结构的优化结果比较相似,而复合材料的铺层方式及角度的变化可能对优化结果产生较大的影响,本文对空心耐压结构的优化结果与MIT团队提出的耐压壳概念相类似,说明复合材料的拓扑优化研究对于未来水下耐压结构的设计具有重要的参考价值及指导意义.     

木芯材玻璃钢混合骨材结构

木质芯材玻璃钢骨材结构在国内玻璃钢船艇中应用较多。由于木材和玻璃钢的机械性能离散系数较大,同时,二者机械性能在某些技术参数方面不协调,通过材料的试验资料和典型结构直接计算这种混合结构船体的强度和衡准,从而发现这种结构设计中应注意的问题。     

复合材料层合结构悬臂梁振动特性试验

以复合材料层合结构悬臂梁为研究对象，推导层合结构悬臂梁振动特性公式，计算层合梁的低阶固有频率。采用电测和光测两种试验方法，对复合材料层合结构悬臂梁的振动特性开展研究，并分析不同测试方法、传感器类型、测点数量、激励方式等对测试结果的影响。将理论与试验相结合，得到一种可应用于复合材料层合结构悬臂梁振动测试的试验方法。综合比较电测法与光测法中所有悬臂梁振动测试的试验方法，研究结果表明采用光纤式激光测振仪为优选。光纤式测振仪光学头与被测试件的垂直距离为0.5 m，采用锤击瞬态激励方式的采样时间为5 s，由该方法测量取得的悬臂梁振动试验数据误差最小。