基于响应面法的船舶I型加筋板架轻量化设计

利用Ansys Workbench软件对船舶I型加筋板架进行有限元分析。建立优化数学模型,对板架的上板厚度、下板厚度、板筋高度以及板筋厚度进行优化。利用灵敏度分析法分析在重压载荷条件下相关结构对板架的最大变形以及质量的影响,并利用响应面法对板架进行优化。结果表明优化后的某I型船舶加筋板架质量减轻了21%,证明该方法可以实现船舶I型加筋板架的轻量化设计。

船用加筋板架爆炸载荷下动态响应数值分析

针对船用加筋板架复杂结构在爆炸冲击波作用下的动态响应 ,采用商用高动态非线性有限元程序MSC/Dytran ,讨论了大尺寸加强结构板架迎爆承载问题 ,提出了复杂板架结构爆炸冲击波作用下动态响应的有限元计算方法 ,并进行了模型试验。试验结果与计算结果吻合较好 ,验证了应用程序及计算模型参数的稳定性和可靠性。对加筋板架两种承载形式 (大尺寸加强构件迎爆或背爆设置 )在爆炸冲击波作用下的动态响应 (板架中心挠度和塑性分布 )差异的分析研究表明 ,大尺寸骨架 (纵骨和肋骨 )背向爆炸冲击波设置将分散爆炸冲击波的冲击作用、减小板架变形、增强其抵抗爆炸冲击波冲击的能力 。

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。

空爆载荷作用下带孔加筋板架破坏模式研究

针对带孔加筋板架在爆炸冲击波作用下的破坏模式进行模型试验,分析带孔加筋板架的破坏模式,认为板架结构中由于前驱爆炸破片作用产生的小型穿孔对板架的抗爆能力影响不大,板架构件与板连接处变形不协调引起的弯曲应力及该部位的应力集中是导致板架破坏的主要原因。通过试验和数值计算研究比较不同穿孔尺寸对板架抗毁伤能力的影响,数值计算结果与试验结果吻合较好。

纵向受压加筋板架有侧向压力时加强筋的扭转屈曲

在 Vlasov导出的一般薄壁杆件扭转屈曲微分方程式的基础上 ,利用迦辽金法导出计算扭转屈曲临界应力的广义特征值问题 .研究了侧向应力为定值、轴向压力为活载荷的情况 ,探讨了侧向压力对轴向临界应力的影响 .考虑了板对加强筋的弹性转动约束 。

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。

碰撞载荷作用下加筋板架动响应分析研究

研究碰撞载荷作用下加筋板架的动态响应对于深入理解船舶碰撞力学机理和开展船舶耐撞性结构设计具有重要的指导意义。基于最近国外加筋板架碰撞模型系列试验结果,应用数值仿真的方法对其中5种典型加筋板架进行计算分析,得到不同加强筋情形下板架的动态响应特征,并从损伤变形模态及变形大小、应变三个方面与模型试验结果进行对比分析,结果表明两者具有很好的一致性,同时证明了本文碰撞数值仿真方法的有效性。

加筋板架击穿概率分析

为评估攻击武器作用下舰船结构的安全性,对战斗部冲击载荷作用下加筋板架的击穿概率进行分析.取初始撞击速度、战斗部密度、材料的弹性模量和极限强度作为随机变量,利用随机数生成程序得到50组随机变量的初始值;采用有限元程序进行仿真计算,得到战斗部击穿板架后的末速度值,并检验末速度是否服从正态分布,若不服从则利用最大熵法拟合末速度的概率密度函数;考虑战斗部撞击点和板架加强筋的相对位置关系,采用速度破坏准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到不同入射角度的战斗部击穿单层和双层加筋板架的概率.该方法所用样本数量少,充分利用了样本信息,效率较高,具有一定实际应用价值.

冲击载荷作用下加筋板架破坏概率分析

取导弹战斗部初始撞击速度、战斗部质量、加筋板架材料的弹性模量和极限强度作为随机变量;采用对较小的样本数量进行拟合的方法,用产生随机数程序得到50组随机变量的初始值,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序进行仿真计算,得到导弹战斗部击穿加筋板架后的末速度值;验证击穿板架后战斗部的末速度是否服从正态分布,若不服从正态分布则采用最大熵法拟合击穿板架后的末速度的分布函数;考虑战斗部撞击点和板架加强筋的相对位置关系,采用速度准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到当战斗部入射角度分别为0°、30°、45°时,击穿单层和双层加筋板架的概率。

加筋板架结构与均质靶板等效关系的数值分析

为使用廉价均质钢等效替代加筋板架结构进行弹丸威力考核试验,运用LS-DYNA软件对板架结构和均质靶板的弹体穿甲过程进行数值模拟,分析了均质靶板的厚度和加筋板架结构不同弹着点对弹头穿靶能力的影响,并基于剩余速度理论,运用数值模拟和统计概率分析相结合的方法,建立了加筋板架结构与均质靶板之间的等效关系。结果表明:在工程应用上使用37 mm厚的均质靶板可替代给定加筋板架结构进行战斗部穿靶能力的考核。

大跨度加筋板架优化设计研究

在大跨度双层甲板设计中,横向舱壁起到了代替强横梁支撑甲板板架的作用,相比于单层甲板设计可以减小主要构件的腹板高度。本文将横向舱壁简化为两端简支的大跨度加筋板架,使用有限元方法研究其在均布载荷作用下的响应。分析了板厚、扶强材尺寸和间距对结构强度和稳定性的影响,并讨论了以结构重量最小为目标的优化设计方法。

半穿甲战斗部对不同结构形式板架侵彻效应

针对半穿甲战斗部高速侵彻不同结构形式舰船板架时,弹体侵彻能力和引信加速度响应规律认识不清的问题,采用数值模拟的方法研究弹体侵彻等效钢板、单一加筋板和十字加筋板的力学响应和过载特征,分析不同板架结构的毁伤效果和能量吸收,弹体及引信的剩余速度和过载信号。结果表明,不同结构形式板架破口大小一致,靶板的整体变形很小,加强筋产生较多的结构碎片;加强筋对弹体速度的衰减作用影响较小,但可以吸收比靶板更多的能量;加强筋主要影响弹体过载峰值,T型材面板使得弹体过载信号产生“双峰”形态;加强筋使得引信过载信号更为振荡和粘连。

近场水下爆炸冲击波对板架结构毁伤特性研究

加筋板架广泛应用于船体结构,其优良性能可以为舰船结构的防护及优化设计提供技术支持。本文针对近场水下爆炸冲击荷载作用下加筋结构的动力学响应,基于ALE方法采用LS-DYNA软件对三种加筋形式结构进行了数值模拟,分析了板架的变形响应。结果表明:加强筋的设置方式对板架的变形有一定的影响,当三种类型加筋结构的总质量相同时,井字形加强筋的效果较好;对于矩形截面加强筋,结构动力学性能受高宽比影响较明显,在舰船结构设计中应根据实际情况合理选择。此外,还针对不同爆距作用下加筋板的毁伤特性进行了研究,得到了两种不同的毁伤模式。

冲击载荷下加筋板的结构分析及优化选择

研究冲击载荷作用下加筋板架的动态响应对于深入理解相关摇摆台的耐撞性设计具有重要的指导意义。应用数值仿真的方法对4种典型加筋板架进行分析计算,得到不同加筋情形下板架的动态响应特征,并从变形趋势、应力、应变三个方面进行对比分析,进而选择出了较好的方案。

Ⅰ型夹芯金属夹层板振动特性数值仿真分析

随着船舶结构设计技术的发展,轻型结构形式得到越来越多的重视。Ⅰ型夹芯金属夹层板是轻型结构的典型代表,对Ⅰ型夹芯金属夹层板架振动特性开展研究可为船舶减振防护设计提供指导。以某中型豪华邮轮的甲板板架为对象,结合豪华邮轮甲板板架特点,应用有限元法分析Ⅰ型夹芯结构金属夹层板架的模态和速度导纳特性,分析夹层板各设计参数的变化对典型位置处速度导纳的影响规律,可为Ⅰ型夹芯金属夹层板在船舶减振防护设计中的替代设计和应用提供参考。

战斗部对舰船靶标侵彻毁伤效能研究

针对反舰战斗部侵彻毁伤效能综合评估问题,提出了基于舰船结构特征的等效靶标系统。本文通过推导得到计及攻角的战斗部斜侵彻舰船加筋板架极限速度公式,依据舰船陆地靶标系统设计方案建立了靶标系统数值计算模型。开展反舰战斗部对舰船陆地靶标系统侵彻毁伤效能评估试验,并验证了理论计算结果和数值仿真计算结果。研究表明:舰船陆地靶标系统可对战斗部侵彻剩余速度、姿态角度及弹道偏转和靶标板架毁伤模式进行综合评估,改变了以往以战斗部侵彻钢质均厚板厚度的单一评估模式,为反舰战斗部毁伤评估提供参考。

水下爆炸数值模拟联合算法求解结构稳态响应

在研究水下爆炸作用下加筋板架的稳态响应方面,以往的研究主要利用瞬态显式算法,得到的稳态响应结果存在一定的精度缺陷。提出一种改进的水下爆炸数值模拟方法。该方法利用ABAQUS/Explicit Standard算法,针对瞬态显式与稳态隐式静力分析,建立联合数值模拟方法。利用该方法分析某船体加筋板架的“瞬态稳态”响应。结果表明:联合“瞬态显式稳态隐式”算法的仿真结果与试验结果相差在10%以内,说明该方法可用于水下爆炸作用下加筋板架结构的响应分析,且采用联合“显式隐式”算法得到的结果更接近试验值,误差降低了39.8%。