复合材料T型节点强度直接计算模型研究

针对T型节点强度预测大多是通过试验进行,但试验测试存在周期长、成本高等问题,特别是对节点进行尺寸优化后再次进行试验效率较低,有必要针对复合材料T型节点直接计算模型进行研究,实现对T型节点强度的快速校核。因此以复合材料T型节点作为研究对象,参考相关规范确定节点直接计算模型的边界条件、尺寸以及强度校核标准,得到一个用于T型节点强度校核的直接计算模型。

船用夹芯复合材料加筋板结构变形研究

文中测量了类似均布载荷下夹芯复合材料加筋板的变形值,使用实体单元建模方法和实体单元、壳单元相结合的简化建模方法建立了6个不同网格尺寸的有限元模型.有限元计算结果表明:使用实体单元、壳单元相结合的简化模型4可以以较高的计算效率取得误差在5%以内的计算结果.有限元建模此类夹芯复合材料加筋板时可使用实体单元、壳单元相结合的方式来简化,且复合材料蒙皮的网格尺寸应控制在蒙皮厚度的10倍左右,夹芯厚度方向至少划分两个网格.

含观光筒的复合材料游艇直接计算方法研究

文中以一具有底部观光筒体的复合材料游艇为研究对象,对比分析规范计算方法和SESAM设计波方法对含观光筒复合材料小艇设计载荷计算结果的区别,结果表明:相较于规范方法,设计波方法在计算船体设计载荷时可充分考虑船体结构形式的影响,在对含观光筒的船舶载荷进行计算时应采用设计波方法.此外,在SESAM计算载荷的基础上对含观光筒复合材料结构强度进行了直接计算,并采用最大应变衡准对船体结构强度进行校核,结果表明:强度校核时的计算应变与许用应变的比值在60%以内,本文计算的含观光筒复合材料船体结构的强度安全裕度较大.

聚酯缆系泊系统动态刚度模拟方法对比分析

关于聚酯缆非线性刚度在系泊分析中的模拟,采用几种典型的聚酯缆动态刚度模型,对某半潜平台的系泊系统响应进行对比分析,得到不同刚度模型对系泊结果的影响,对动态刚度的模拟方法选取进行总结。

等离子喷涂8YSZ热障涂层隔热效果及内应力演变有限元模拟

采用等离子喷涂法制备质量分数8%氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层,并进行隔热和热震循环试验;构建简易有限元模型对热障涂层的隔热性能和热震循环中的内应力演变进行模拟,并对破坏机理进行分析。结果表明:模拟得到热障涂层的隔热温度在167.60~262.22℃,隔热效果良好,与试验结果的相对误差在10%以内;热障涂层的隔热效果随厚度增加而增强;热震循环产生的应力在涂层的界面边缘处集中,与试验得到的在涂层边缘处出现裂纹和脱落并逐渐延伸至中心的失效方式相吻合;随涂层厚度增加,热震循环升温和降温后的应力增大。

不同筋材对复合材料加筋板水中透声性能影响试验研究

[目的]为探索使用复合材料筋材替代钢质桁架的可行性,针对加筋板近场声散射特性,提出复合材料筋材设计方案,并开展相关试验研究。[方法]首先,基于水声材料测试标准建立加筋板透声性能试验方案;然后,通过消声水池自由场标定及扁钢与钢质桁架的透声性能对比,验证试验环境与试验条件的可行性;最后,通过试验分析正入射与斜入射条件下加筋板的透声性能规律。[结果]结果表明:在正入射与斜入射条件下,加筋板的透声性能规律基本相同,其透声性能依次为裸板>钢质桁架>复合材料帽型加筋板;复合材料筋材的透声性能受入射面横截面积的影响较大,横截面积越小的加筋板其透声性能越优。[结论]研究结合试验分析探索了未来研制高透声复合材料加筋板的方向,即在保证弯曲刚度相等的前提下,复合材料筋材应尽量采用镂空结构形式,并尽可能降低其入射面横截面积;另在设计筋材时应尽可能减少材料使用的种类,以减少筋材中不同材料界面的数量。

二氧化硅基润湿梯度表面制备及其静润湿特性分析

[目的]润湿梯度表面在水面舰船防污、潜艇减阻等领域具有潜在应用价值,有待进一步研究低成本、低复杂度的制备技术。[方法]采用气相沉积法、碱腐蚀法和两者复合法,开展二氧化硅基润湿梯度表面的制备及其静润湿特性的研究分析。[结果]气相沉积法制备表面的最大接触角和变化范围分别为104.9°,23°左右;碱腐蚀法制备表面分别为80.2°,60°左右;两者复合法制备表面分别为102.1°,40°左右,且气相沉积过程在表面润湿性梯度制备中起主导作用。[结论]研究成果可为海洋装备的功能表面制备提供参考。

复合材料夹芯板螺栓连接渐进失效分析

文中采用渐进失效方法对复合材料夹芯板-钢板螺栓连接静态拉伸试验进行模拟,对比了接头的载荷-位移曲线及接头破坏模式,结果与试验吻合良好.研究了单剪搭接接头的孔周应力分布规律,分析了搭接形式、宽径比、端径比及孔径对接头承载力的影响.结果表明:纤维方向是孔周径向应力和周向应力的主要承载方向.双剪搭接接头由于孔壁受损在厚度方向上分布更加均匀因而比单剪搭接接头承载力提高了7.8%.宽径比、端径比的变化会影响接头的破坏模式进而影响接头的极限承载力.孔径的大小影响损伤沿着螺栓孔环向扩展的均匀程度,当孔径在10~18 mm时,孔径越大接头的极限承载力越高.

复合材料夹芯板多钉连接结构孔周应力分布研究

文中基于试验和数值计算方法分析了夹芯复合材料-钢连接结构中各螺栓孔周应力分布规律,对比试验测量结果与非线性有限元计算结果,验证了有限元方法的准确性.并在此基础上,探索螺栓-孔接触面摩擦系数、螺栓预紧力、螺栓间距等因素对孔周应力分布的影响.结果表明:接触面摩擦系数的减小和预紧力的增大都会使螺栓孔周应力增加.螺栓间距的改变对孔周应力的分布也产生较大的影响.

组合参数对频变自由型垫高阻尼结构振动性能的影响

选择分数导数模型来拟合粘弹性材料的频变特性,通过Matlab与Ansys的相互调用,实现频变悬臂自由型垫高阻尼结构的仿真计算。利用模态应变能迭代法,分析附加层组合参数对系统振动特性的影响,讨论附加层厚度、附加层材料参量对前2阶模态频率和模态损耗因子的影响。分析结果表明:附加层厚度对系统阻尼特性的影响包括垫高层的增益以及阻尼层的耗能总量两方面的综合作用,附加层材料参量对系统阻尼特性的影响主要体现在垫高层弹性模量对阻尼层耗能水平的影响,而垫高层密度影响系统的附加质量,进而影响系统的模态频率,对于系统的模态损耗因子的影响很小。

尾轴承橡胶层厚度和硬度及其交互作用对摩擦性能的影响

舰船水润滑橡胶尾轴承的橡胶层在受载时极易产生弹性变形,使轴承与轴颈间水楔的形状发生变化,影响摩擦副的摩擦性能。橡胶层变形量的主要影响因素为橡胶层的硬度及厚度。针对这两个因素,在尾管轴承实验台架SSB-100上进行了试块实验,测定了各种工况下的摩擦系数,并对实验结果进行了双因素有交互作用的方差分析。结果显示:橡胶层的厚度、硬度及其交互作用对试块摩擦性能的影响中,以橡胶层的厚度最为显著,硬度次之,厚度和硬度的交互作用再次之。设计时应优先保证橡胶层厚度值。

新型舰艇舱室空气质量检测及研究

舰艇舱室空气组分特性是直接影响艇员健康和制约战斗力的关键因素之一[1],目前我国舰艇舱室检测设备存在检测种类不全、测量精度较低、测量重复性差和体积重量大等问题[2~3],为改善此现状,新型密闭与半密闭舱室环境监测设备采用傅里叶红外光谱技术,该设备检测性能能够满足多型舰艇对舱室痕量多组分有害气体实时在线分析与检测的需求,可以为舰艇舱室应用在线大气环境多组分气体分析提供可靠上艇气体分析装备。

Rubber/UHMWPE复合尾轴承材料及其性能分析

以丁腈橡胶为基体,加入超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和石墨等物质进行共混改性,得到一种新型舰船尾管水润滑轴承材料。其物理力学性能达到了我国CB和美国MIL标准,摩擦因数达到了美国军标MIL-DTL-17901C(SH)的标准,在低速下更优于标准。局部最大比压可达0.70 MPa,减振降噪性能优于同类产品,是一种综合性能优异的水润滑轴承材料。

随行波仿生减阻材料几何形状的模拟数值计算

为配合研制船用喷涂聚脲仿生减阻材料,用CFD模拟数值计算所设计的材料表面的涡街随行波几何形状,确定出能稳定留驻旋涡的仿海豚皮肤表面微型凹凸起伏的具体尺寸。

舰船用非金属材料污染散发特性及检测评价研究进展

舰船大量使用的非金属材料是舱室空气污染的主要来源之一。合理的非金属材料污染散发检测评价方法可有效指导舰船设计、建造、使用和维护期间的非金属材料选用,降低舱室空气污染散发,改善舱室空气品质。从舰船用非金属材料的散发特性出发,全面总结舰船用非金属材料散发特性的检测评价现状,指出当前我国舰船用非金属材料污染散发检测评价存在的不足和发展方向。该研究对舰船及其他人工环境相关规范和控制程序的制定与改进具有指导意义。

SiO_(2)微球的制备及其在木材表面的结构生色

【目的】为丰富木制品颜色体系,探讨SiO_(2)光子晶体在木材表面结构色的构筑和生色表现。【方法】采用改进的St?ber方法制备不同粒径的SiO_(2)微球,通过重力沉积自组装法在木材基底上构建了SiO_(2)光子晶体结构色。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱表征了SiO_(2)微球的组成和结构,通过扫描电子显微镜表征微球的外观形貌及其在木材基底上的排布方式,并分析了不同处理工艺下的微球粒径分布。通过数码相机和紫外–可见吸收光谱仪对木材表面SiO_(2)结构生色的色度参数及紫外–可见光反射率进行了分析。【结果】X射线衍射、傅里叶红外光谱证实了本研究中所制备的反应产物都是纯相无定形SiO_(2),适用于构筑呈色良好的结构色涂层。制备配方只控制了乙醇添加量,添加量分别为80、85、90、95、100、105 mL,生成了单分散性良好的SiO_(2)微球,粒径分别对应为294、246、226、214、194、181 nm。参与自组装的SiO_(2)粒径依次减小,薄膜颜色由红色逐渐变为绿色、蓝绿色,最后到深紫色、紫色、淡紫色,紫外反射波长逐渐减小,颜色发生蓝移。SiO_(2)微球在木材基底表面呈现三维有序的面心立方结构堆积,因环境扰动会出现裂隙、缺失等组装缺陷,但不会影响整体呈色。【结论】只通过控制乙醇的添加量,就可以获得适用于构建光子晶体结构色的6种不同粒径的SiO_(2)颗粒;不同粒径的二氧化硅微球在木材基底自组装后形成鲜艳明亮的结构色,且结构色涂层的颜色会因参与自组装的微球粒径减小发生蓝移。本研究为大规模制备木材表面结构色涂层提供了一种简单新颖的方法,可以丰富木制品颜色体系。

利用CO_2气体碳酸化钢渣制备建材制品

加速碳酸化可以有效利用工业废弃物和温室气体CO2。通过对钢渣进行碳酸化养护处理,制备出碳酸化增重率10.79%,抗折强度12.02MPa,抗压强度40.81MPa,冻融强度24.63MPa,吸水率11.24%,饱水强度23.89MPa,安定性合格的纯钢渣碳酸化建材制品。同时制备出了碳酸化增重率为5.12%,抗折强度2.06MPa,抗压强度8.33MPa,冻融强度3.72MPa,吸水率18.56%,饱水强度3.41MPa,安定性合格,体积密度1.74g/cm3的钢渣混合矿渣碳酸化建材制品。

舰船用隔热绝缘材料研究现状

舰船用保温绝缘材料的相关研究在船舶设计及建造过程中长期受到学者们的关注。隔热绝缘材料性能的优劣不仅影响到舰船的居住环境、安全性和服役寿命,甚至关系到部队的战斗力。本文首先对材料的隔热保温原理进行分析,并依据材质的不同对舰船领域涉及到的无机、有机、气凝胶超级隔热材料及由上述材料复合而成的复合隔热材料的种类、组成、性能及应用进行回顾总结;其次对舰船用隔热保温材料尚需解决的问题进行分析,并对其未来发展方向进行展望。

船用复合材料夹芯板极限强度分析

研究了船用复合材料夹芯板在横向均布载荷作用下的极限强度.针对交织纤维在1,2主方向上同性的特点定义了一种交织纤维-3Dhashin失效准则,该准则综合考虑了夹芯板在横向载荷下易产生的纤维拉伸失效,纤维压缩失效,纤维基体剪切失效和分层失效等多种失效模式,建立了一套预测夹芯结构极限强度的有限元分析方法,并进行了夹芯板模型试验,验证了此方法预测夹芯板的极限载荷与破坏现象的准确性,讨论了分布载荷和均布载荷对于夹芯板极限强度预测的影响.

新型机舱环氧漆在船舶涂装方面的应用

从船舶涂装入手,为选用新型机舱环氧漆替代传统的醇酸漆,开展相关技术工艺参数对比、配套方案对比、施工周期对比和成本对比,以达到提高涂装效率、降低油漆消耗、减少挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)排放的目的。