锥-柱组合壳结构固有特性计算和优化设计

为解决工程中常见的锥-柱组合壳结构固有特性的快速计算和优化设计问题,本文通过采用改进状态向量的方法简化了基于唐纳尔壳模型的圆柱壳和圆锥壳结构的传递矩阵推导过程,利用连接处的力和位移匹配条件,建立了锥-柱组合壳结构传递关系,进而对锥-柱组合结构的固有振动特性进行了计算,计算结果与有限元法吻合良好。最后采用基于遗传算法的锥-柱组合壳结构优化设计方法,为更加复杂的组合壳结构动力学特性分析和优化设计奠定了理论和方法基础。实践表明:改进状态向量和转换矩阵的引入能够简化圆柱壳和圆锥壳的振动计算传递矩阵推导过程。

锥-柱组合壳体声辐射影响因素研究

在原有简单锥-柱壳体基础上,用肋骨、舱壁加强的锥-柱组合壳体模拟潜艇典型尾部结构,采用有限元(FEM)与快速多极边界元(FM-BEM)方法,研究壳体舱壁布置形式、激振力方向、流体介质、锥壳段刚度、壳体阻尼对声学性能的影响。在验证原模型干模态基础上,分别计算各因素对新模型辐射声功率影响,结果表明:在分布轴向力作用下,采用球舱壁加强的组合壳体水下辐射声功率及效率最小;径向力更易激起壳体周向模态,其激起的水声虽强于轴向力,但轴向力作用不可忽视;施加径向力时,壳体在水中的轴向位移小于在空气中,法向位移大于在空气中;锥壳段刚度对降噪无明显作用,适当增加壳体阻尼可降低声辐射。研究结论可为潜艇尾部声学优化设计提供参考。

复杂加筋的锥-柱组合壳声振相似规律研究

[目的]旨在解决复杂加筋组合壳结构缩尺模型的声振试验结果难以准确换算至原型的难题,分析两者的声振相似规律,为水下复杂加筋壳结构声振缩尺模型的试验研究提供依据。[方法]使用面单元模拟加筋方法构建复杂锥-柱组合壳模型及其缩尺模型,基于有限元-边界元法(FEM-BEM)混合方法,计算模型壳体的声振响应,并结合加筋圆锥壳模型试验,验证采用上述方法计算复杂组合壳声振响应的准确性,系统研究复杂组合壳的声振相似规律。[结果]结果表明:在相同的模型材料参数、边界条件和激励力下,复杂组合壳的模态频率与缩尺比成反比,对应频率的模态振型相同;在相同的激励力下,复杂组合壳的振动响应与缩尺比成反比,其声压与缩尺比和场点距离的乘积成反比;缩尺模型与原型的水下声辐射效率及声压指向性相同。[结论]在模型相似条件下,复杂组合壳结构表现出了良好的声振相似规律,满足相似条件下采用缩尺模型试验研究组合壳原型结构的声振特性要求。

改进傅里叶级数法求解封口锥柱球组合壳的自由振动

提出了一种改进傅里叶级数的半解析方法分析封口锥柱球组合壳的自由振动特性。基于能量泛函,结合经典薄板理论和Love壳体理论,建立了组合结构的理论模型,研究了不同柱壳长度,不同锥球半角以及不同厚度端板下锥柱球组合壳的固有频率。该方法下的各子壳结构位移由标准的傅里叶级数和辅助收敛函数组成,既克服了传统傅里叶级数在子壳结构交接处的不连续性,又提高了计算的收敛精度和速度。研究表明:该方法收敛性较好,所得理论计算结果与有限元结果比较一致。通过分析固有频率,发现改变长度,半角,端板厚度均会对锥柱球组合壳的自由振动产生较明显的影响。