柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。

基于正交设计的柱锥结合药型罩多参数结构优化

为了改善柱锥结合药型罩形成的射流稳定性较差,侵彻能力有待提高的问题,通过正交优化设计,改变柱型药型罩材料、柱型药型罩高度h以及柱型药型罩顶部厚度b,研究柱锥结合药型罩射流成型的断裂前头部速度、断裂时间、有效长度综合的最优方案组合。选取L25(56)正交优化表,通过AUTODYN软件进行数值仿真,得到了3个因素对3个指标影响程度的主次顺序。结果表明:射流断裂前头部速度的影响因素依次为:柱型药型罩高度、材料、顶部厚度;射流断裂时间的影响因素:柱型药型罩的材料和高度相同,其次为顶部厚度;射流有效长度的影响因素依次为:柱型药型罩的材料、高度、顶部厚度;综合分析,得到方案A:NICKEL,h=10 mm,b=1.5 mm,方案B:NICKEL,h=10 mm,b=2 mm形成的射流整体效果较好。

含凸、凹型加肋锥-环-柱结合壳的连接结构试验研究

制作了一个含凸、凹型加肋锥-环-柱结合壳的连接结构焊接钢模,进行了静水外压试验,研究连接结构的应力分布.环壳块的嵌入有效地削减了锥-柱结合部的应力峰值.模型在大圆柱壳破坏,表明连接结构的强度高于所连接的基本结构(环肋圆柱壳)的强度.实验证明含凸、凹型加肋锥-环-柱结合壳是潜艇耐压艇体相邻的大、小圆柱壳间一种优越的连接结构.通过分析模型的破坏模式——大圆柱壳肋间壳板屈服破坏,指出计算环肋圆柱壳塑性极限载荷在现代潜艇结构设计中的重要意义.

加肋锥-环-柱结合壳连接分段极限承载能力分析

为研究初始几何缺陷对加肋凸型锥-环-柱结合壳连接分段极限承载能力的影响,参考现行规范对初始几何缺陷的要求,设计了初始几何缺陷的不同组合作为计算方案。建立了含不同初始几何缺陷形态的锥-环-柱结合壳连接分段模型,采用弧长法,分析连接分段的极限承载能力及破坏形式,并探讨了几何修正系数Cg的计算方法。结果表明:不同形态的初始几何缺陷对连接分段极限承载能力的影响有所区别;含加肋凸型锥-环-柱结合壳连接分段的极限承载能力几何修正系数可参考本文结论。

加肋凹锥-环-柱结合壳结构参数分析

采用分区样条等参元法,分析了加肋凹锥 环 柱结合壳的应力和稳定性特点,研究了各项结构参数变化对结合壳应力和稳定性的影响,认为加肋凹锥 环 柱结合壳能有效降低锥柱结合部的纵向弯曲应力,但对于降低环向应力效果有限,建议在环壳段中部增加一档肋骨;半锥角的凹结合壳越大,嵌入环壳段的优势越明显;增大环壳与柱壳半径比可以有效降低环壳段中部的纵向弯曲应力.

局部初始几何缺陷对凸型锥-环-柱结合壳应力影响的分析

分析锥-环-柱结合壳加工过程,确定初始几何缺陷要素。运用计算机仿真技术,分析不同工况下的初始几何缺陷对锥-环-柱结合壳典型部位应力的影响。研究结果表明:由初始几何缺陷引起的附加弯矩与初始几何缺陷幅值呈线性关系;环壳近柱壳侧跨端内表面纵向应力值较大,对初始几何缺陷较为敏感,随初始几何缺陷幅值的增大最先超过规范许用应力;肋骨初挠度、圆柱壳段、圆锥壳段壳板凹凸度同时存在时,对应力的不利影响较大。

含局部初始几何缺陷的凸型锥-环-柱结合壳舱段稳定性仿真

根据大量环肋薄壳结构的建造经验,首先分析了加肋锥-环-柱结合壳加工工艺,指出锥-环-柱结合壳的初始几何缺陷主要缘于焊接,其主要分类标准为肋骨初挠度及壳板凹凸度,同时根据加工过程中焊缝产生的位置判断初始几何缺陷的分布区域;然后,选取了几种典型的初始几何缺陷形态,并采用有限元方法分析了初始几何缺陷形态变化及其幅值变化对舱段理论失稳压力及失稳变形的影响,指出当向内凹陷的初始几何缺陷出现在理想舱段失稳破坏变形的区域时,其对舱段理论失稳压力的不利影响较大,且这种不利影响将随着初始几何缺陷幅值的增大而加大;最后,提出锥-环-柱结合壳加工建造过程中,需尽量避免典型初始几何缺陷。

凹型加肋锥-环-柱结合壳局部加强方式的研究

为了给潜艇加肋锥-环-柱结合壳提供设计依据,对组合壳中凹环壳块的加强方式进行了探讨.通过分析凹型加肋锥-环-柱结合壳中环壳块的应力,指出凹环壳块需局部加强的必要性.提出凹环壳块中部增设肋骨和凹环壳块适当加厚两种加强方式,分析它们的应力分布特点.通过大量的计算,比较两种加强方式的效率,提出"应力放大系数"作为衡量凹环壳块加强方式效率的指标.制作了2种加强方式的凹型加肋锥-环-柱结合壳精车模型,进行了模型试验.计算分析和模型试验结果表明,对凹环壳块适当加厚是提高凹型加肋锥-环-柱结合壳效率的较优越的加强方式.

加肋凹型锥-环-柱结合壳塑性极限分析

为探究加肋凹型锥-环-柱结合壳的塑性极限承载能力,首先通过有限元法分别对加肋凹型锥-柱结合壳和加肋凹型锥-环-柱结合壳进行了塑性极限分析,对比了结构的塑性极限载荷;然后,分析了加载过程中结构的力学行为,提出以极限载荷系数和塑性区扩展长度衡量局部进入塑性后,结构继续承载的能力;最后,指出了加肋凹型锥-环-柱结合壳结构形式的优越性,探讨了其强度标准,并通过一个精车模型试验对计算结果进行了初步验证。

基于舱壁设置的加肋凸、凹锥-环-柱结合壳强度分析

运用分区样条等参元法对舱壁不同布置位置的潜艇加肋凸、凹锥-环-柱结合壳进行强度分析,得出了一些对指导凸、凹型锥-环-柱结合壳结构设计和舱壁布置有实用价值的结论.

ARSASS专用软件——加肋锥-环-柱结合壳应力和稳定性计算介绍

文章介绍了一个方便实用的加肋锥一环一柱结合壳应力和稳定性计算ARSASS专用软件。该软件采用分区样条等参元方法，针对加肋轴对称结合壳的特征，可以准确快捷的对各种类型的加肋轴对称结合壳进行应力和稳定性计算。该软件具有完善的前后处理模块，对设计单位用于这类结构的设计计算非常方便。

加肋锥-环-柱结合壳应力峰值的计算方法

提出加肋锥-环-柱结合壳环壳块应力峰值的计算公式,并通过数值计算,拟合出公式中参数的计算曲线,为潜艇加肋锥-环-柱结合壳结构的初步设计提供方便快捷的计算方法。公式的计算结果与分区样条等参元方法的计算结果相对误差较小,可以在工程中应用。

加肋凹型锥-环-柱结合壳稳定性几何修正方法

针对加肋凹型锥-环-柱结合壳这一新型连接结构,分析了初始几何缺陷的形态及其可能出现的位置,并运用有限元仿真技术,得到影响最大的初始几何缺陷形态组合以研究壳板稳定性几何修正方法.通过单因素数值试验,分析了各结构参数对几何修正系数Cg的影响.并提出了Cg的计算方法.结论如下:(1)距环壳临近一档圆锥壳的Cg与各结构参数的关系同普通圆锥壳的Cg有差异;(2)经算例检验,提出的Cg计算方法精度较高,可在工程计算中应用.

加肋锥-环-柱结合壳与加肋锥-柱结合壳极限承载能力的比较

通过Ansys有限元软件进行数值仿真,分析对比在静水外压下具有相同几何结构尺寸的加肋锥-环-柱结合壳和加肋锥-柱结合壳的极限承载能力及破坏模式。仿真计算结果表明加肋锥-环-柱结合壳的极限承载能力高于加肋锥-柱结合壳,可以提高潜艇耐压艇体的承载能力。本文得到的结论可为加肋锥-环-柱结合壳的结构设计提供技术支持。

加肋锥—环—柱结合壳试验研究

加肋锥—环—柱结合壳是柱壳与锥壳连接的一种新型的、优越的结构形式,它能大幅降低锥、柱壳结合部的应力峰值,提高承压能力,结合部结构重量较现在采用的加强结构重量小,最大应力不出现在结合部焊缝上。文中展示系列模型试验结果,通过比较分析,验证加肋锥—环—柱结合壳的优越性,验证课题组提出的计算加肋轴对称结合壳应力和稳定性的"分区样条等参元方法"和"ARSASS"程序的正确性。

凹型加肋锥—环—柱结合壳强度的模型试验研究

为考察凹型加肋锥—环—柱结合壳的力学行为,设计制作了3个凹型加肋锥—柱/锥—环—柱结合壳系列精车模型,采用分区样条等参元方法对它们进行了应力计算。分别对3个模型进行了静水外压试验,测量其应力,计算应力与实测应力吻合较好。模型试验和计算结果表明,凹型加肋锥—环—柱结合壳能有效降低锥、柱壳结合部的应力峰值。通过对模型试验结果的分析,得出了一些对指导凹型加肋锥—环—柱结合壳结构设计有实用价值的结论。

加肋凸型锥—环—柱结合壳模型试验研究

加肋锥—环—柱结合壳是潜艇耐压艇体柱壳与锥壳连接的一种优越的结构形式,它能大幅度降低结合部的应力峰值。该文通过两个精车模型和三个大比例钢制焊接模型的静水外压试验,研究了加肋凸型锥—环—柱结合壳模型的应力分布和组合壳的极限承载能力。通过对应力分布和模型破坏模式的分析,指出加肋凸型锥—环—柱结合壳的力学特性。

不同锥-柱连接结构舱段力学特性对肋骨初挠度敏感度研究

为给不同锥-柱连接结构加工时的偏差控制提供参考,根据类圆柱壳结构肋骨初挠度测量经验,建立了数学模型描述单根肋骨初挠度沿周向的形态变化,并将其施加到有限元模型中;分析了锥-柱结合壳、厚板削斜过渡环以及锥-环-柱结合壳应力、舱段弹性失稳压力以及极限载荷对肋骨初挠度敏感度的差异。得到结论如下:锥-环-柱结合壳较锥-柱结合壳及厚板削斜过渡环,其内表面纵向应力抵抗肋骨初挠度不利影响的安全裕度更大;含锥-环-柱结合壳或厚板削斜过渡环的舱段弹性失稳压力对肋骨初挠度的敏感度相当;肋骨初挠度控制在规范允许上限值的3倍以内时,含不同凸型锥-柱连接结构舱段的极限载荷对肋骨初挠度均不敏感。

加肋轴对称组合壳稳定性的一个特殊问题——肋间壳板“诱导”失稳

文章对凹型加肋锥-环-柱结合壳稳定性进行了模型试验研究,观察到凹环壳段失稳的一个特殊现象。通过对这一特殊现象的深入分析,作者提出肋间壳板"诱导"失稳的概念,并对"诱导"失稳产生的条件及其特性进行了探索。