水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性仿真研究

为研究水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性,在水下爆炸气泡第1次脉动周期的约3倍时间范围内,利用LS_DYNA软件对水下爆炸气泡与防雷舱舷侧空舱的相互作用过程和舷侧空舱的内压载荷特性进行了仿真分析,并通过模型试验对仿真结果及分析进行了验证。研究结果表明:伴随着水下爆炸气泡膨胀或收缩,爆炸产物气体从外板破口处流入或流出舷侧空舱,外板也相应地向里凹陷或向外凸出运动;舷侧空舱内部空间被外板花瓣隔成两个区域,舷侧空舱的内压载荷在花瓣前面和花瓣背面具有不同特性;采用有限元方法评估舷侧空舱外板的最大破坏程度时,可将计算时间取为气泡第1次脉动周期的5%.

空中近距爆炸下加筋板架的毁伤模式仿真研究

为研究导弹战斗部近距爆炸下舰船舷侧板架结构的毁伤模式及其转化规律,通过有限元模拟,研究了柱状炸药在矩形加筋板架中心正上方爆炸时加筋板架的毁伤模式及不同毁伤模式之间转化的临界爆距,分析了比例距离r和损伤因子Df对毁伤模式的影响,得到了关于D0f.5和r的毁伤模式判别图,提出了不同毁伤模式的判别方法,给出了预测不同毁伤模式之间转化的临界爆距的计算公式。结果表明,对于给定的药量和板架结构,若(rD0f.5)>0.023 3 m/kg1/3,则随爆距的减小,加筋板架依次经历模式Ⅰ(仅出现塑性大变形)、模式Ⅱ(长边中间出现拉伸撕裂)和模式Ⅲ(中央出现破口)这3种毁伤模式;若(rD0f.5)0.023 3 m/kg1/3,则随爆距的减小,加筋板架仅依次经历模式Ⅰ和模式Ⅲ。

水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性

采用模型实验方法,研究了近自由面水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性。根据实验模型的破坏结果和压力测试结果,分析了水下爆炸产物与防雷舱舷侧空舱的相互作用过程以及水下爆炸产物的压力变化规律。研究表明:防雷舱舷侧空舱的载荷可分为冲击波载荷、准静态压力载荷和负压载荷3种,防雷舱舷侧空舱的破坏主要由冲击波载荷和准静态压力载荷造成,并且准静态压力载荷的比冲量是冲击波载荷的数倍,而负压载荷对防雷舱舷侧空舱破坏的影响可忽略不计。

冲击载荷下舰船夹芯舱室结构动态响应及吸能特性

夹芯舱室结构已被用于国外舰船水下舷侧防护结构中,优化舰船水下舷侧防护结构对研究夹芯舱室结构的抗冲击性能具有重要意义。利用MSC.Dytran软件,研究冲击载荷作用下夹芯舱室结构的动态响应及吸能特性,分析前舱壁厚度hf、后舱壁厚度hb、弧形竖隔板厚度ha及其半径r这4个尺寸参数对夹芯舱室结构变形和吸能特性的影响,给出夹芯舱室结构前舱壁中心点挠度、后舱壁中心点挠度、前舱壁最大塑性应变、前舱壁变形能及芯层结构变形能的拟合公式。结果显示:当4个尺寸参数在一定范围内变化时,由拟合公式计算所得结果与仿真结果的相对误差在10%以内。所得结果可为夹芯舱室结构的设计提供参考。

舰船水下防护结构舷侧空舱内部结构优化

利用LS_DYNA软件,对3种舷侧防护结构在水下接触爆炸下的破坏情况以及爆轰产物在舷侧空舱内的膨胀过程进行了对比研究,重点分析了舷侧空舱内部结构形式对爆轰产物在舷侧空舱内的膨胀过程的影响。结果表明:在舰船水下舷侧防护结构的舷侧空舱内,设置开孔竖隔板结构比设置无孔竖隔板结构更利于泄爆降压;设置"开孔竖隔板+平台"结构不仅利于泄爆降压,而且具有足够的静强度。

高速破片侵彻下防护液舱后板的载荷特性数值分析

利用LS_DYNA软件,对高速破片侵彻防护液舱过程中液舱后板的载荷特性进行仿真研究,分析液舱后板载荷的空间分布特性及破片的速度和厚度对液舱后板载荷的影响,得到了液舱后板任一点的压力峰值和比冲量的拟合计算公式。研究表明,液舱后板的载荷在板中心(即破片中心在液舱后板上的投影点)最大,随着到中心点的距离增加而呈指数衰减;增加破片的速度或厚度,将使液舱后板任一点的压力峰值和比冲量均增大。

爆点位置对空中接触爆炸下加筋板架破坏的影响

为研究爆点位置对导弹接触爆炸下船体板架破坏所造成的影响,通过有限元模拟研究加筋板架在由2种药量和4个爆点位置组合成的8种工况下的破坏过程、破口大小及变形能,对比分析同种药量下爆点位置对加筋板架破坏的影响。结果表明:相同药量的炸药在加筋板架的不同爆点位置接触爆炸时,所产生破口大小间的差异可达20%以上,药量较小时,破口形貌的差别也较大;炸药在肋骨与纵骨交汇处爆炸时,与相同炸药在板格中心爆炸相比,加强筋的变形能可高出2倍左右,加筋板架的变形能则可高出40%以上。

战斗部近炸下防护液舱破坏机理分析

为研究大型舰船水下舷侧防护液舱的破坏机理,根据液舱的承载特性,设计制作缩尺战斗部模型和敞口、密闭两种液舱结构模型,开展两种姿态战斗部近炸下高速破片和冲击波对防护液舱的联合毁伤试验。根据试验后液舱模型的破损情况分析液舱前、后板在典型载荷下的破坏机理,总结分析液舱结构整体的破坏模式和破坏机理。结果表明:高速破片是防护液舱结构的主要防御对象,破片开坑和空化阶段是液舱结构变形破坏的主要阶段,破片群侵彻液舱形成的激波载荷和空化效应引起的挤压载荷是使结构产生变形破坏的主要冲击载荷。

隔层设置对防雷舱液舱防护能力的影响

为寻求防雷舱液舱结构设计的新方法,通过对不设置隔层、设置双层板隔层和设置波纹夹芯板隔层的3种防雷舱液舱结构模型在相同冲击载荷作用下的变形和能量变化过程进行对比分析,研究了设置隔层对防雷舱液舱防护能力的影响。研究表明:在不增加液舱整体重量的条件下,在防雷舱液舱中设置隔层能减小液舱后板的变形,使防雷舱液舱能承受更大的冲击载荷,从而提高防雷舱液舱的防护能力,并且波纹夹芯板隔层比双层板隔层的防护效果更好。

水下舷侧多层防护隔舱接触爆炸毁伤载荷特性分析

为探讨水下多层防护隔舱结构设计,以典型三舱式结构为对象,利用Dytran软件分析了水下接触爆炸下舷侧多层防护隔舱中膨胀空舱内的毁伤载荷特性,得到了载荷的简化模型,并拟合出膨胀舱压力载荷脉动平稳阶段准静态气压值的计算公式。结果表明,膨胀空舱内的毁伤载荷特性在时间尺度上可分为气团膨胀扩散阶段和脉动平稳两个阶段;在空间分布上,主要分为正反射区和马赫反射区,正反射区作用载荷由初始瞬态脉冲载荷和后续逐渐衰减的准静态气压载荷叠加而成,马赫反射区作用载荷则以准静态气压为主。

水下接触爆炸下液舱前置型防雷舱的动响应分析

为探讨防雷舱结构设计,采用有限元方法对同一防雷舱结构的典型模式和液舱前置模式进行数值仿真计算,通过对典型模式与实验结果的对比,验证了数值计算方法的有效性。着重分析了液舱前置对防雷舱结构动响应过程、失效模式及防护效能的影响,并分析了其形成机制。从结构破坏过程、载荷特性、吸能特性三个方面对比了两种模式的差异,探讨了两种模式防雷舱结构的防护机理,为舰船水下舷侧防护结构的工程设计提供了参考。

水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述

水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究对于水中兵器毁伤威力评估、舰船结构抗毁伤能力评估以及舰船生命力预报具有重要意义。水下爆炸载荷特性及对舰船响应与毁伤机理是该领域研究的2个重要部分。文中介绍了水下爆炸的过程、分类以及特征载荷;重点围绕水下爆炸载荷下舰船不同的响应特性与毁伤模式,对舰船动响应过程和毁伤机理的研究现状进行了详细论述;简要综述了水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤领域的诸多研究方法以及发展趋势;并针对水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究问题,提出了建议与展望,可为水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究提供参考。

PMT水下内爆冲击波强度与传播特性研究

为研究光电倍增管(PMT)水下内爆后产生的冲击波强度及其传播特性,首先以气泡动力学、气泡破裂动力学理论为基础分析了球形气泡溃灭时长与气泡破裂回弹阶段冲击波传播特性,指出了真空容器水下内爆与气泡溃灭物理过程的相似性和特殊性。建立了水下气泡溃灭数值仿真计算模型,通过与文献实验结果和理论结果的对比验证了数值计算方法的可行性。最后以实际工作环境为基础对PMT水下内爆过程进行了数值模拟,分析了PMT外形尺寸对冲击波传播特性的影响,确定了PMT水下内爆的冲击波强度,为PMT防爆工作提供了针对性的参考。

铝熔体搅拌过程中桨叶磨损因素分析

磨损是铝熔体搅拌叶片失效的一个主要原因,故对叶片进行磨损分析具有重要意义。为了研究流体环境和搅拌工艺参数对叶片磨损性能的影响,基于流固耦合分析方法,应用FLUENT与ANSYS Workbench对搅拌叶片进行数值模拟分析,得到搅拌叶片在搅拌过程中所受的剪切应力分布和等效应力分布,从而判断叶片的磨损情况。并运用专业的疲劳分析模块Fatigue tools对叶片进行了疲劳寿命分析。结果表明:随搅拌速度的增大,叶片表面冲蚀磨损加剧;随温度的升高,叶片表面冲蚀磨损程度先大幅度减弱后趋于稳定;叶片倾斜角60°时表面磨损最严重。此外,铝液腐蚀进一步加大了对叶片的磨损作用。

轴向流吸附塔流场数值模拟与进口分布器优化

针对某糖厂烟道气变压吸附塔内气体分布不均的问题,采用计算流体动力学CFD相关软件对其流场进行数值模拟,重点对进口区(进口管到吸附剂之间的区域)进行流场优化。通过对原始板式分布器流场模拟,发现吸附塔中心区域速度较大,导致进口区末端截面的轴向和径向速度分布不均,同时也有一定的漩涡。比较板式分布器在不同倾角下的布气效果,发现当板式分布器的倾角在25°~40°有较好的布气效果;比较4种板式分布器,即原始分布器(Ⅰ)、中间挡板不开孔的分布器(Ⅱ)、中间挡板改为小孔的分布器(Ⅲ)及原始分布器中间加挡板(Ⅳ)的布气效果,结果发现中间挡板不开孔的分布器和中间挡板改为小孔的分布器的布气效果都优于原始分布器,其中中间挡板改为小孔的分布器的布气效果最好。通过对吸附塔进口区分布器结构优化,明显提高了吸附塔内流体的分布均匀度。

口诀在高校力学基础课程教学中的应用

本文针对《理论力学》《材料力学》《工程力学》等高校力学基础课程编制了一套口诀,解析了口诀的具体含义,并从口诀的编制、传授、理解和运用四个层面探讨了口诀教学策略,以供广大师生参考。

锅炉烟道气吸附塔强度校核与寿命估算

由于广西某糖厂锅炉烟道气变压吸附塔在设计时没有进行应力和安全性分析,为使糖厂锅炉烟道气浓缩变压吸附系统更好、更安全的运行,采用有限元分析软件ANSYS对变压吸附塔整体进行应力分析、强度校核及疲劳寿命估计。结果发现,吸附与解吸过程中的最大应力分别为125.43和24.13 MPa,结合分析设计(校核)理论,得出糖厂锅炉烟道气浓缩吸附塔在强度、稳定性方面都符合安全要求。设计疲劳寿命大于27年,即在正常操作下,吸附塔还可以再运行20年以上。

旋流式气化炉冷态流场数值模拟研究

为探究一种新型旋流式气化炉冷态流场分布特性及内部结构对其流场的影响,应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对该气化炉进行三维数值模拟分析。采用RNGκ-ε湍流模型,通过多点测压实验,对模拟结果进行验证,并且采用不同的开孔率及旋流片角度组合分析气化炉内部结构对其流场的影响。结果表明:模拟和测压实验结果较为一致;旋流式气化炉内气流主要做螺旋上升运动;栅板开孔率大小主要影响气化炉内压降、轴向速度以及湍流强度;而旋流片角度则主要影响切向速度及湍流强度分布。新型旋流式气化炉内部栅板—旋流片结构可增加气化反应速率及反应停留时间,有助于气化反应的进行。

固定化微生物反应器内气液两相流的CFD模拟与分析

利用CFD软件Fluent对固定化微生物反应器内曝气头不同安装高度下的气液两相流进行了三维数值模拟。采用两相流欧拉-欧拉模型和液相Standard-ε湍流模型,模拟获得了x、z截面处的液速分布图,并分析比较了4种方案下反应器内的液相速度和气液两相混合程度。结果表明:曝气头安装高度450mm、微生物柱安装高度370mm为最佳安装高度。

下保护罩对PMT水下内爆载荷特性传播影响的数值研究

考虑PMT内爆后会引起临近PMT产生连锁爆炸,以江门中微子实验中心的PMT为研究对象,通过数值计算方法研究了PMT内爆后的载荷特性,探讨了下保护罩对PMT内爆载荷特性的影响。结果表明:PMT内爆产生的压力峰值和比冲量均在传播方向呈现幂函数形式衰减,PMT内爆冲击波向Z-方向传播的冲击波强度最大;存在下保护罩的PMT内爆产生的压力峰值和比冲量在Z+方向、Z+X+方向、Z-X+方向传播时均呈现幂函数形式衰减,而在Z-方向传播时,压力峰值呈现指数形式增加,比冲量呈现线性增加;下保护罩的存在能够很好降低PMT内爆后产生的压力峰值,延迟压力峰值出现时间,但下保护罩内爆后的比冲量与无下保护罩PMT内爆后比冲量相当。