水下接触爆炸作用下双层加筋板架结构的损伤特征

随着水下兵器制导技术的进步,水下近场爆炸乃至水下接触爆炸对舰船生命力构成的威胁受到关注.针对舰船舷侧、底部通常采用的双层结构,设计一套用于水箱试验的缩尺双层加筋板架结构,进行一组不同爆距下的水下接触爆炸试验.通过高速摄像机采集试验中水下爆炸、气泡脉动、结构变形的光学影像,得到不同爆距下的双层加筋板架结构损伤结果和损伤模式.结果表明,随着爆距的减小,板架损伤模式由外板与加强筋连接处的剪切撕裂转向加强筋之间的外板板格内发生多个或单一花瓣形破口,破口区尺寸也随着爆距的减小而增大.     

声学覆盖层对潜艇抗水下爆炸能力的影响研究

为提高潜艇的隐身性能,潜艇壳体表面常敷设声学覆盖层结构.声学覆盖层常设有各类空腔等特殊结构形式,在受到水下爆炸冲击波时,空腔很容易产生变形并吸收能量,对潜艇的抗冲击性能产生影响.采用复合板单元的等效方法,针对敷设声学覆盖层的潜艇的抗冲击性能进行研究,得到了声学覆盖层对潜艇破坏环境、冲击环境的影响规律.研究表明,声学覆盖层将增加艇体结构对冲击波能量的吸收,使潜艇的破坏环境变坏,并使潜艇典型部位的设计冲击谱增大,但随着声学覆盖层的敷设方式不同,典型部位的设计冲击谱变化也各不相同.     

流场网格划分对水下爆炸结构响应的影响

以相同的小型船体模型作为研究对象，建立不同的流场，划分不同的网格，并利用美国ANSYS／LS-DYNA大型有限元计算软件，以三维有限元模型为基础，利用三维有限元方法，分别计算它们的响应，通过各个计算结果的对比，得出流场范围，以及网格划分不同对计算结果的影响，从而找到一种节省时间的可行的计算方法。通过计算表明，在进行船体结构冲击载荷下的强度分析时，采用适当的局部流场是非常简单、精确的在计算全船加速度响应时，采用局部流场计算时必须进行修正，文中给出了简便的修正方法。     

基于分层媒质模型的声学性能仿真研究

该文采用分层媒质模型，对尖劈型吸声材料及平板型隔声材料的吸、隔声性能进行了仿真研究。对尖劈型吸声材料用类比变截面管道的声场理论，给出了计算其吸声系数的一种方法；对平板型隔声材料采用传递矩阵方法，推导了多层结构的透射系数和插入损失公式。通过仿真计算，指出了改进材料声学性能的途径。     

基于SMA的关节驱动器的力学分析及控制

分析了一种用于水下微小型仿生机器人的形状记忆合金(SMA)关节驱动器的力学特性,并通过模糊控制的方法对其进行了实验研究。结果表明:对于物理特性呈非线性、温度滞后、时变和受温度影响很大的SMA驱动器来说,采用模糊控制的方法,能够使驱动器稳定、平滑的工作,尽管产生了轻微的超调现象,但收到了令人较为满意的效果。因此,将模糊控制方法应用于SMA驱动器的控制有一定的理论意义和应用价值。     

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.     

基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验

球冠结构在焊接过程中产生的焊接变形是关系到结构安全性能的重要指标.为了保证球冠焊接构件的可靠性,准确推断球冠结构焊接变形,有必要针对球冠结构的焊接变形进行数值试验分析.基于大型有限元软件ABAQUS开发相应的焊接程序,对焊接过程中温度场、结构变形进行了数值模拟,并将模拟结果与相关理论值及试验值进行对比分析.结果表明,数值试验结果与理论结果基本吻合,满足工程要求.在此基础上,对球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析,得到了球冠结构焊接变形随球冠壁厚、焊接坡口形式及焊接顺序的变化规律,为控制结构的焊接变形提供了依据.     

基于MR的船用减振抗冲隔离器试验研究

提出了一种新型的船用减振抗冲隔离器系统。此隔离器由钢丝绳弹簧和磁流变(MR)阻尼器并联组成,应用MR阻尼器的高阻尼和阻尼可控性使该隔离器的力学性质可控,进而实现协调解决船舶设备的低频减振和高频抗冲击问题。在对隔离器抗冲减振性能的研究中,分别采用了数值试验和模型试验方法,并进行了对比分析。研究结果表明:隔离器系统对振动和冲击响应有较好的控制作用,尤其体现在抑制系统共振和控制系统的低频振动上。     

陷落腔剪切层自持振荡的数值计算分析

该文主要研究陷落腔剪切层自持振荡的水动力特性,以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,利用计算流体力学软件CFX中的高级湍流模型Larger eddy simulation(LES),使用simple算法进行数值仿真计算.数值计算结果表明:随着腔中的大涡沿着随边向上爬升并趋于稳定,在腔口导边处不断有附着涡脱出,而后又很快的破碎;得出不同雷诺数下腔口剪切层处的压力系数沿周向的分布规律及剪切层自持振荡的频率特性,总结出剪切层处的各阶振荡频率随着雷诺数的不同趋于常数;将数值计算得出的结果与物理实验的数据进行对比分析,从而验证了数值计算的可靠性.     

舰船管路冲击响应的离散时间传递矩阵法

为求解舰船管路在冲击载荷作用下的响应,应用离散时间精细传递矩阵法,编制计算程序,对管路冲击响应进行模拟,形成了一套管路冲击响应计算方法.设计管路冲击试验,对方法进行验证,结果表明,基于离散时间精细传递矩阵法的管路冲击响应计算方法精度较高;同时,建立弯头管路和三通管路有限元模型,与离散时间传递矩阵方法计算结果进行对比,提出的方法既保证了较高的计算精度,同时计算时间大为降低,效率明显提高,可以为管路冲击响应预报和抗冲击设计校核计算提供指导和参考.