棱柱型隐身桅杆结构强度试验研究

以舰船棱柱型结构的全封闭型隐身桅杆为研究对象,利用比利时LMS公司的SCADAIII数据采集器及CADA X信号分析系统和相关设备对其进行强度与振动试验,用试验获得的数据与利用ANSYS有限元计算软件计算的结果相比较,从而验证三维有限元法的可靠性.通过试验和计算对比,发现有限元计算和试验结果间的误差很小,并且在相同周期条件下,应力值随摇摆角度的增加而增加,在相同摇摆角度的条件下,应力值随周期的增加而减小.同时获得了一些关于这种复杂结构形式的桅杆在舰船不同纵(横)摇角、周期及桅杆压载情况下,结构强度的有一定意义的研究成果,为隐身桅杆的设计提供参考.

水下爆炸冲击载荷作用下潜艇冲击环境仿真研究

以某潜艇的基本结构图为基础,建立三维有限元模型,对潜艇结构的冲击环境进行数值实验研究.潜艇的冲击环境是考核潜艇生命力问题的关键.文中利用大型结构分析软件ANSYS/LS-DYNA计算了艇体在不同的炸药当量、不同的起爆位置时的冲击环境,分析了潜艇艇体结构在不同的工况下的冲击响应.通过对潜艇在遭受典型武器攻击后的冲击环境和冲击因子的研究,给出了加速度峰值在潜艇不同部位的分布规律.数据分析表明:潜艇结构的冲击响应峰值在潜艇的不同部位有着不同的趋势,非耐压壳体和耐压壳体之间的各类液舱起到了相当于防爆水舱的作用,使潜艇的冲击环境得到了改善.这对潜艇的抗爆抗冲击性能研究具有一定的参考价值.

舰艇声呐围井结构变形校核及优化

声呐围井是声呐的工作环境,舰艇在遭受水下非接触爆炸载荷作用时,围井结构可能产生过大的变形从而影响声呐的正常工作。采用数值软件建立水面舰艇的三维有限元模型,并用整体模态对比法和局部模态对比法两种方法验证了计算模型的正确性。在此基础上,应用声固耦合法对该艇在遭受特定水下爆炸工况时的声呐围井结构的角点和围井壁进行了变形校核。文中对声呐围井结构的变形过大处采用多种优化方法,综合考虑多方面因素的影响,对比各种优化方法得出最佳的优化方案,旨在为舰艇的声呐围井结构的设计提供参考。

计及砰击载荷的舰船疲劳损伤直接计算法分析

[目的]为了提高砰击载荷对舰船疲劳损伤影响计算的准确性,提出一种计及砰击载荷的疲劳损伤直接计算法。[方法]首先,将非线性载荷的时域计算与线性频域的谱分析方法相结合,基于梁理论得到舰船短期海况下的应力时历;然后,采用雨流计数法和S-N曲线计算出考核点的损伤;其后,参考中国船级社(CCS)指南计算计及非线性砰击载荷对疲劳损伤的贡献度及影响系数,再结合谱分析方法修正对应的应力响应传递函数;最后,对应力谱进行计算,得到计及非线性砰击载荷的疲劳损伤。[结果]结果显示,相比传统谱分析方法,采用计及砰击载荷的舰船疲劳损伤直接计算方法得到的损伤结果其损伤度约增加了10%~50%。[结论]研究表明,对航行于恶劣海况下的舰船进行疲劳强度评估时,使用所提方法可以提高载荷计算的准确性。

轴向冲击作用下球柱组合结构的动力屈曲行为数值研究

球柱组合壳结构是潜艇耐压壳体的主要结构形式,在实际的工程中受到水下爆炸作用或者发生撞击时,球柱组合壳结构承受冲击载荷时易发生动力屈曲现象.采用有限元分析方法,对球柱组合壳结构在轴向冲击作用下的弹性和弹塑性动力屈曲问题进行研究,同时采用应力波理论分析了不同的几何参数(如厚度)、物理参数(如切线模量、屈服强度),以及条件参数(如载荷峰值)等对球柱组合壳结构的弹塑性动力屈曲行为的影响.通过研究得出以下结论:结构动力屈曲的过程中不能忽略应力波效应,简单地将弹塑性材料定义为弹性材料会影响到分析结果的准确性.

基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值.

声固耦合方法在舰船水下爆炸中的应用

文章旨在探讨用声固耦合算法模拟舰船水下爆炸是可行的.该文应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法对舰船几种典型的水下爆炸模型进行了计算和分析,总结和分析了采用声固耦合算法进行水下爆炸数值模拟分析时应注意的方法和技巧,并把部分计算数据和实测数据进行对比分析,结果表明:运用数值分析的手段可以比较真实地模拟舰船水下爆炸的实际,计算结果与实测数据基本吻合,可以满足工程要求.对与水下爆炸相关的工程计算有一定参考价值.

船用917钢抗冲击性能试验

无论金属材料或是非金属材料,其力学性能都是与应变率相关的。由于应变率历史效应以及在高速变形 条件下产生绝热剪切带等不稳定性因素,使得材料对于高应变率响应的问题变得十分复杂,而一些实验方法 则起到了重要作用。材料的本构关系是与水下爆炸等现象仿真研究的精度直接相关的,材料在高应变率下本 构关系的确定,对水下爆炸等产生高应变率现象进行仿真研究具有重要意义。本文通过Hopkinson杆装置对 船用917低磁钢进行了抗冲击性能研究,并由试验给出了仿真研究中适用的本构关系。

“桑吉”号油轮沉没原因推测与分析

针对"桑吉"号油轮与"长峰水晶"号散货船碰撞着火后沉没的海难事故,本文基于事件梳理和船舶事故极限状态设计原理,开展了油轮沉没主要原因的推测和计算分析。对该事件进行了回顾并梳理相关重要信息,推测油轮沉没的一种可能原因:在碰撞受损的基础上,由于持续高温燃烧和交变波浪外载荷作用,导致高温区域船体钢材机械性能退化和结构塑性应变累积,造成碰撞受损区域局部构件撕裂和舱段剩余强度不足,进一步引发相邻舱室的总强度不足和大规模破舱浸水,一系列连锁反应,最后导致"桑吉"轮因储备浮力不足而整体沉没。在此基础上,根据事故现场的海况信息和沉没原因的推测,采用相近吨位油轮开展了破舱浸水后储备浮力和碰撞起火后船体剩余强度分析,计算结果在一定程度上验证了沉没原因推测的合理性。

船舶结构远场爆炸冲击动响应的数值试验方法

提出了一种在AN SY S/LS-DYNA中计算舰船水下非接触爆炸冲击动响应的方法,即用平断面加载法模拟冲击波载荷,利用AN SY S/LS-DYNA自带的解释性语言APDL编制相应的加载程序。讨论了加载面的形式对流场网格划分和压力传播的影响。算例结果表明,使用该子程序进行加载能够有效改善软件在计算水中冲击波压力时压力峰值衰减过快的不足,船体结构的响应与资料中给出的试验值接近。该方法使用范围比较广,并能大幅提高计算速度,对相关理论研究和工程计算具有一定参考价值。

厚壁球冠结构焊接变形及残余应力数值实验研究

潜艇球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形及残余应力是关系到潜艇安全的重要指标.为了保证焊接构件的可靠性,准确推断潜艇球面艏端隔壁构件焊接过程中的力学行为,有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形及残余应力进行数值实验分析.该文在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,对焊接过程中结构的应力、变形进行了数值模拟;并将模拟结果与相关的理论值及实验值进行对比分析.对比结果表明,数值实验结果与理论结果基本吻合,可以满足工程要求.在此基础上,对厚壁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时的变形及残余应力的变化规律,为结构的加工工艺提供了可靠的依据.

焊接工艺对不规则厚壁球台结构变形的影响

潜艇建造过程中,耐压壳体过渡环结构的焊接变形是潜艇性能的重要指标。为准确预测过渡环结构的焊接变形,基于ANSYS软件编写了焊接计算程序,对T型梁结构的焊接过程进行模拟,将数值计算结果与物理实验结果进行了对比。提出了厚壁结构焊接变形预测的固有应变弹塑性有限元方法,分析了不规则厚壁球台结构的焊接工艺,得到了不同焊接工艺时厚壁球台结构的焊接变形。通过多种焊接工艺的对比分析,找到了不规则厚壁球台结构的最佳焊接工艺。

水下爆炸时舰船冲击环境与冲击因子的关系

对舰船在遭受典型武器命中后的冲击环境及冲击因子的研究,是考核舰船生命力问题的重要组成部分.为了提高舰船的抗冲击性能,结合大型有限元动力分析软件LS-DYNA对某型舰进行了数值仿真实验研究,计算了典型武器的攻击对全船的加速度的响应,并给出了冲击响应(加速度)的统计规律以及对冲击因子进行了分析.数据分析表明:冲击响应(加速度)峰值基本上符合Weibull分布,并且炸药当量的变化以及爆炸位置的不同对冲击响应会产生不同的影响.这对于整个舰船的生命力研究有着重要的意义.

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.

基于遗传算法的船体分段装配优化

优化装配序列对提高造船生产效率具有非常重要的意义。选择典型的船体分段为研究对象,首先结合生产实际将装配结构层次化,生成子装配体以缩短遗传算法中染色体的长度,加快算法向最优解的收敛速度,提高装配规划效率;然后应用遗传算法得到船体分段最优装配序列;最后利用CATIA软件对分段进行建模,并完成分段虚拟装配过程的仿真演示。实例分析结果验证了应用遗传算法的可行性与有效性,显示其有助于优化船体分段装配顺序。

水面舰船的冲击环境与相关参数分析

对水面舰船的冲击环境研究是考核舰船生命力问题的重要组成部分.结合大型有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对某3种不同的排水量、不同类型的水面舰船进行了数值实验研究,分析了不同水下非接触爆炸时,水面舰船船底结构冲击加速度峰值随排水量等参数变化的趋势,为水面舰船生命力评估提供了一种便捷的输入冲击环境.通过数据分析表明:水面舰船底部冲击加速度峰值与排水量、水线面有效承载面积.药包重量、爆心距船体外表面最短距离等参数有关.在对水面舰船冲击环境进行数值分析时,可以参照水面舰船的相关参数合理给出加速度的变化趋势,为舰船抗爆抗冲击分析提供一定的基础.

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.

多发武器同时命中时潜艇冲击环境研究

本文旨在研究潜艇在遭受单发命中和多发武器同时命中后的冲击环境对比分析。潜艇的冲击环境是考核潜艇生命力问题的关键。它又可以分为以下几种情况 :单发命中、多发同时命中和延时命中。本文结合大型有限元动力分析软件LS DYNA对某型潜艇进行了单发命中、多发同时命中时的数值模拟研究 ,对潜艇在遭受典型武器攻击后的冲击环境和冲击因子进行了研究 ,计算了艇体在受攻击后全艇的加速度响应 ,并给出了单发命中时冲击响应 (加速度 )峰值在潜艇不同部位的规律 ,以及单发命中和多发同时命中时冲击响应 (加速度 )的对比分析。通过数据分析表明 :单发命中时冲击响应峰值在潜艇的不同部位有着不同的趋势 ,在水中爆炸冲击波作用的同时结构还会受到前驱波的作用 ,两发同时爆炸的加速度峰均值并不等于相应两个单发爆炸的简单代数和。

加筋球冠结构在静动载荷作用下的动响应分析

借助ANSYS/LS-DYNA程序,分析加筋球面艏端隔壁在静动载荷作用下的动响应,求得了静动载荷作用下的球面艏端隔壁结构的动力响应;分析潜艇发射雷弹时发射管的转角变形,给出了潜艇发射雷弹时发射管转角变形的规律。分析时选用顺序求解法,即借助ANSYS对艏端隔壁结构进行静力分析,将其结果作为艏端隔壁结构动力作用下的初始条件,然后再借助LS-DYNA进行艏端隔壁结构的动力响应分析。通过大量的数值实验,并结合理论分析,最终给出了潜艇发射雷弹时发射管的转角变形规律。

水下爆炸作用下船体大开口结构的强度校核

利用有限元程序ABAQUS,对某具有大开口结构的舰船在六级海况和九级海况下遭受武器攻击时的总强度进行校核,分析了舰船在波浪载荷和爆炸载荷同时作用下,大开口结构,尤其是大开口角隅处的应力变化,计算出考核点在不同工况下的应力储备系数。计算和分析表明,该舰大开口结构处的应力集中现象比较明显,使强度满足受到一定影响。还分析比较了不同工况下大开口的应力储备系数,得出一些规律,为该舰大开口结构强度的评估提供参考依据。