一种用于水面舰船的水下爆炸冲击因子

在水下爆炸模型试验和数值计算中常用冲击因子来对结构的冲击环境作简单描述,而传统的冲击因子在描述近距离水下爆炸相似性问题时存在一些不足.该文试图定义一种新型的冲击因子,使之较传统冲击因子有更加广泛的适用范围并提高精度.使用ABAQUS软件对水面舰船模型进行数值仿真,从结构总动能、总势能、平均冲击谱响应3个方面来考察计算结果.结果表明,在新型冲击因子相等的条件下,各工况的上述3方面冲击响应总体效果较为接近.而传统冲击因子相等时,结构冲击响应总体效果差异很大.通过分析可知,该文定义的新型冲击因子不仅能描述爆距变化范围较大的工况冲击环境的相似,还能描述相同爆距下药包水平方向移动的工况冲击环境的相似,这对相关的研究和工程应用有一定借鉴意义.     

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.     

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.     

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.     

近场脉动气泡作用下船体梁模型动响应试验研究

水中兵器在舰船附近爆炸时,爆炸气泡对船体结构的整体毁伤作用不能忽视.将炸药置于船体梁模型中部正下方爆炸,通过改变爆距来研究船体模型在近场脉动气泡作用下的动态响应特性.利用高速摄影技术观察模型在气泡作用下的运动过程.结合应变和加速度测量数据,定量分析了模型的总体振动响应.试验发现:近场作用下,气泡脉动压力对结构的冲击作用明显;在大气压和气泡内压力作用下,试验模型受到向下的分布载荷,被叠加一中垂弯矩,爆距越小.此中垂弯矩越大.     

自然环境中混凝土内湿度响应规律

基于饱和水汽压方程探讨了湿度采用相对湿度和水汽密度表达形式间的关联,并通过理论推导和现场实测法研究了自然环境中空气湿度变化和混凝土内不同深度处湿度响应规律,从而建立了自然环境湿度作用谱和混凝土内湿度响应谱模型.试验结果表明:所构筑的自然环境湿度作用谱和混凝土内湿度响应谱模型可用于描述环境湿度变化与混凝土内湿度响应规律.自然环境相对湿度曲线随时间发生周期性波动,而混凝土内湿度随距表层深度的增加而增大且一定深度处相对湿度短时间内基本恒定.与采用相对湿度表达形式相比,采用水汽密度表达形式可更好地定量表征不同环境条件下的环境湿度变化规律.     

爆震弹近地动爆冲击波超压非致命特性研究

为了研究爆震弹近地动爆冲击波特性,运用AUTODYN软件仿真分析了某型64 mm爆震弹在不同运动速度以及不同距地高度下冲击波的衰减规律及非致命特性.研究结果表明:动爆条件对冲击波的增益效果整体上随距离的增加而逐渐减小;随运动速度的增大,超压值整体增益效果有所增加,对人员致伤效果可达严重损伤;随起爆高度增加,冲击波本身到...     

路面谱激励下的运营桥梁结构的响应分析

基于运营桥梁结构中不同路谱激励样本的差异,分别计算了特定样本下,车速变化时桥梁结构、运营车辆的位移、速度、加速响应.采用标准路面等级的功率谱密度,运用余弦叠加方法,模拟了不同样本的各等级路面谱激励;采用直接积分的方法,计算了加入路面随机激励后的车桥振动的微分方程,分析了不同路面等级、不同车速下系统的响应.结果表明:随机相位角、功率谱密度等级分别影响路面谱激励的样本形状和幅值大小,不同随机样本具备相同统计特征;对于系统的响应曲线,路面平整度等级对幅值影响相对显著,车速变化对形状影响相对显著;根据算例中不同路面平整度等级的计算结果,给出了相应的工程建议.     

基于阻尼对连续梁桥冲击系数影响的研究

参照简化的车辆模型和桥梁模型,建立了车-桥相互作用的数学模型.给出了在移动荷载作用下连续梁桥各截面动力响应的时程曲线和连续梁桥前几阶模态的振型曲线,通过研究提出对于连续梁桥各控制截面起主要作用的模态并不都一样.因此,结合不同模态,分析了连续梁桥各控制截面弯矩和位移冲击系数随阻尼比的变化情况,指出阻尼对冲击系数影响的大小与截面位置有关.     

圆柱壳在水下爆炸作用下鞭状响应试验研究

针对药包在模型中部位置情况,研究了不同潜深,不同爆距和不同方位角下圆柱壳模型鞭状响应的发展过程和变化规律.利用大型室内爆炸筒,将高速摄影技术和应变测量相结合定量捕捉爆炸气泡和模型的相互作用过程,发现模型的响应可分解为主要受气泡滞后流支配的刚体运动和以湿模态一阶垂向振动为主的弹性振动两部分.当气泡脉动频率与模型振动频率接近时,气泡脉动压力和滞后流与模型冲击振动产生的正叠加效应,使模型产生鞭状响应,最大应变响应值为冲击波作用响应峰值的2~4倍,且受爆距、方位角和潜深影响.     

海底隧道涌水量影响因素的数值模拟研究

针对某海底隧道,从数值模拟分析的角度,研究涌水量计算的影响因素.建立大量的海底隧道计算模型,采用不同模型尺寸和边界条件,计算其涌水量从而寻找规律.结果表明:边界范围至少为隧道尺寸的7倍时,才能保证涌水量计算结果的准确性;固定孔隙水压力边界引起涌水量被高估,自由孔隙水压力边界与此相反;侧压力系数对海底隧道涌水量的影响基本可以忽略.     

Shock wave standoff distance of near space hypersonic vehicles

The shock wave standoff distances of near space hypersonic vehicles,which execute missions mainly at the altitude of 25 km to55 km,are vital in aerothermodynamic analysis.The implicit finite volume schemes are derived from axisymmetric Navier-Stokes equations for chemical equilibrium flow,and programmed in FORTRAN.Taking a sphere cone for example,the effects of Mach numbers(from 22 to 36) on the shock wave standoff distance and the average density behind the shock are simulated at different altitudes from 25 km to 55 km.The numerical results illustrate that the turning point of the standoff distance is corresponding to that of the average density with the variation of Mach numbers.Based on the numerical results,we propose a formula for shock wave standoff distance,which is the function of the radius of the blunt body,the Mach number and the altitude in the atmosphere.Compared with previous correlations,the new formula can overcome the drawbacks of larger relative errors and complex calculations of the average density.     

竖向加速度设计反应谱研究

鉴于我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）未给出竖向加速度反应谱表达式这一现状,本文收集292组美国地区的强震记录,研究了各种地震环境下不同结构阻尼比对谱比取值（V/H）的影响,针对场地等单一影响因素统计得出谱比平均值并采用遗传算法进行最优拟合。以场地因素上的拟合谱比为基准谱比,考虑震中距、阻尼等因素取修正以建立各地震环境下的谱比建议式。应用我国10抗震规范中水平加速度反应谱表达式和本文的谱比建议式,本文列举了一个示例地震环境,并推导出竖向加速度设计反应谱建议式,研究成果可供我国抗震规范参考。     

Microstructure and Mechanical Strength Predictive Modeling in Al 5052-Trapezoidal Grooved SS 304 Explosive Cladding

Aluminum alloy plates were explosively cladded to stainless steel plates with trapezoidal grooves on the mating surface.The process parameters viz,loading ratio,standoff distance and flyer plate thickness were varied based on the Taguchi analogy.The variation in the process parameters alters the kinetic energy dissipation and the deformation work performed at the interface,and dictates the interfacial wave amplitude and the mechanical strength of the dissimilar explosive clad.The optimum level of process parameters for attaining higher tensile and shear strength is computed by signal-to-noise ratio.Further,a mathematical model is developed for calculating tensile and shear strength of the clad,based on the regression analysis using statistical software Minitab-16,and the level of fit is determined by analysis of variance.     

后混式磨料射流清洗油管涂料的实验研究

通过对后混合式磨料射流清洗油管涂料的实验研究 ,得出了后混合式磨料射流清洗油管涂料的清洗效率与喷嘴直径、喷距、喷射角以及颗粒直径的关系。后混式磨料射流清洗油管涂料的清洗效率随喷嘴直径的增大而增大 ,喷距、喷射角和磨料颗粒直径最佳参数值分别为 2 50mm、90°和 0 .8mm。     

Structure buckling and non-probabilistic reliability analysis of supercavitating vehicles

To perform structure buckling and reliability analysis on supercavitating vehicles with high velocity in the submarine,supercavitating vehicles were simplified as variable cross section beam firstly.Then structural buckling analysis of supercavitating vehicles with or without engine thrust was conducted,and the structural buckling safety margin equation of supercavitating vehicles was established.The indefinite information was described by interval set and the structure reliability analysis was performed by using non-probabilistic reliability method.Considering interval variables as random variables which satisfy uniform distribution,the Monte-Carlo method was used to calculate the non-probabilistic failure degree.Numerical examples of supercavitating vehicles were presented.Under different ratios of base diameter to cavitator diameter,the change tendency of non-probabilistic failure degree of structural buckling of supercavitating vehicles with or without engine thrust was studied along with the variety of speed.