典型舱室内爆炸仿真分析

基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了大体积复杂结构的典型舱室模型,采用流固耦合算法,仿真分析舱内爆炸载荷传播特性,得出舱室撕裂破口主要集中在舱壁角隅处,加强筋结构大变形破坏,舱壁结构解体飞散,舱内由于冲击波反射作用形成准静态压力区等结果,可为舰艇毁伤和防护提供参考。     

舱内爆炸载荷下双层横舱壁设计初探

欧洲各海军强国为了提高舰船的生命力,在舱内采用双层横舱壁结构。文中对一常规舱段结构双层横舱壁,采用数值仿真的方法对舱内爆炸下的结构响应进行研究。讨论爆炸冲击波在舱室内传播过程、舱壁载荷分布及其结构响应,研究舱内爆炸下双层横舱壁结构的破坏模式。针对其破坏模式,文中对双层横舱壁的抗爆设计做了初步探讨,提出增加角隅处横舱壁板厚以及在两道舱壁之间添加纵向隔壁的改进设计方案。通过计算分析,认为采用改进方案能有效增加双层横舱壁抗爆性能。     

半穿甲战斗部对带有复合装甲舱室的毁伤分析

为配合某半穿甲战斗部的设计工作,展开针对小型作战舰艇的目标特性分析,归纳该级别舰艇的结构、材料、加强筋等特征,设计具有代表性的典型舱室,运用合理的材料本构关系和状态方程,计算半穿甲战斗部在不同着靶速度下侵彻带有加强筋结构的复合装甲舱壁的剩余速度,分析不同质量温压炸药在舱室内爆炸时舱室的破坏情况,计算舱内冲击波压力,并分析半穿甲战斗部穿孔对舱室内爆效应的影响。结果表明:22.5 kg半穿甲战斗部以180 m/s侵彻8 mm超高分子量聚乙烯+8 mm某型舰船钢复合装甲舱壁时,8 mm超高分子量聚乙烯层可近似等效为5.5 mm舰船钢靶;聚乙烯材料层对低速弹体的侵彻阻碍能力较为突出;加密舱壁的加强筋结构并添加复合装甲对半穿甲侵彻过程将产生极大影响;1 kg温压炸药即可造成舱壁结构破坏、舱内人员死亡的结果;当半穿甲战斗部弹孔尺寸小于舱壁长度的1/10,其对内爆效应的影响可忽略不计。该文结论可为战斗部小型舰艇的毁伤评估提供数据支持。     

舱室内爆毁伤效应数值模拟

为了分析半穿甲战斗部击穿舰舷防护结构后,在舱室内部爆炸产生的毁伤效应,运用非线性动力学有限元软件ANSYS/LSDYNA对舱室内爆毁伤过程进行了数值模拟。根据仿真结果,详细分析舱室内爆毁伤全过程,并研究舱壁厚度、炸药质量及炸点位置对舱室内爆毁伤效应的影响。结果表明:各舱壁之间的焊接处最容易发生失效破坏,且各舱壁的毁伤模式均有显著差异;随着舱壁厚度的增加、炸药质量的减小,舱室由整体分解与局部破口的复合毁伤模式,向焊缝撕裂破坏毁伤模式转变;当炸点位置不同时,舱室毁伤模式有显著区别,炸点位置不在舱室中心时,舱室出现花瓣撕裂毁伤模式。可为舰船防护以及导弹炸点位置的确定提供参考。     

舱室内爆毁伤效应数值模拟

为了分析半穿甲战斗部击穿舰舷防护结构后,在舱室内部爆炸产生的毁伤效应,运用非线性动力学有限元软件ANSYS/LSDYNA对舱室内爆毁伤过程进行了数值模拟。根据仿真结果,详细分析舱室内爆毁伤全过程,并研究舱壁厚度、炸药质量及炸点位置对舱室内爆毁伤效应的影响。结果表明:各舱壁之间的焊接处最容易发生失效破坏,且各舱壁的毁伤模式均有显著差异;随着舱壁厚度的增加、炸药质量的减小,舱室由整体分解与局部破口的复合毁伤模式,向焊缝撕裂破坏毁伤模式转变;当炸点位置不同时,舱室毁伤模式有显著区别,炸点位置不在舱室中心时,舱室出现花瓣撕裂毁伤模式。可为舰船防护以及导弹炸点位置的确定提供参考。     

飞机舱内中频噪声的FE-SEA混合法预测及验证

采用FE - SEA混合法,建立飞机舱室内噪声预测模型,提出飞机舱室的子系统划分方法,并开展4种不同激励条件下舱内噪声中频噪声预测研究。通过仿真和实验结果的对比分析,验证FE - SEA混合法在预测舱内中频噪声方面的准确性和有效性。分析结果表明：FE-SEA混合法能够比SEA方法更有效地预测舱内中频段的噪声。     

结构噪声向船舶舱室的传递

本文对船舶之类钢结构的结构噪声向舱室传递的情况进行了研究,采用的舱壁材料有三种:木屑板,塑料贴面硅酸钙板及当中有玻璃纤维夹层的钢板.本文提供的研究结果包括不同的舱壁及天花板材料对舱室内声压级的影响,设置浮筑地板的效果以及舷窗的影响.同时对不同场合采用船上浮筑地板可达到的插入损失进行了估算.     

区分空气传声和结构传声的研究

降低飞机舱内的噪声首先要弄清引起舱内噪声的主要来源,以便采取合理有效的降噪措施。进入飞机舱内的噪声一般可分成两大类:空气声激励和机械激励下舱壁的声辐射。前者对舱内声场的贡献称为空气传声,后者称为结构传声。本文根据飞机壁板在机械激励和声场激励时,声辐射系数的差异,借助声强方法推导出两种不同激励下壁板辐射声功率的区分公式,并利用这些公式分别对均匀平板和加肋板进行了区分空气传声和结构传声的实验,计算区分结果和实验结果吻合较好。     

吸声处理对舱室内空调噪声影响的数值分析

通风空调系统辐射噪声是船舶舱室内最主要的噪声源,吸声处理是降低舱室噪声的一种有效途径。为考察吸声处理对降低舱室噪声的效果,建立通风空调管路噪声向船舶舱内辐射的有限元法数值预报模型。以实测的管口声压为噪声源,研究舱室壁面及通风管路吸声对舱室降噪效果的影响,进而用于指导和改进船舶舱室的声学设计。对通风空调系统改变后的舱室噪声进行预报,并针对较高的噪声进行声学设计,使舱室噪声问题得到解决。     

直升机舱室声学超材料壁板的低频隔声性能分析

在直升机飞行过程中,旋翼、尾桨等噪声源在舱室内产生强烈的低频噪声,严重影响直升机的驾乘舒适性,长时间的噪声暴露会危及驾驶安全。直升机舱室常用的夹层壁板结构可有效隔绝中、高频噪声,但其低频隔声性能一般较弱。为有效降低直升机舱室内低频噪声,将局域共振型声学超材料与舱室夹层壁板结合,建立直升机舱室声学超材料壁板模型,采用有限元法分析平面波入射激励下声学超材料壁板的低频隔声性能,并探索局域振子质量、层间结构对隔声性能的影响规律。结果表明:相比敷设阻尼材料、布置动力吸振器等传统舱内降噪方法,声学超材料壁板能有效隔离低频噪声,形成380 Hz~620 Hz的宽低频带隙。增加局域振子质量可有效拓宽带隙宽度并增强带隙内声透射损失,增加纵向加强筋数目可增强结构整体刚度,使振动衰减。声学超材料内饰的引入可为解决直升机舱室低频噪声问题提供技术路线。     

基于可变形空腔的起落架舱体噪声抑制研究EI北大核心CSCD

提出了一种基于可变形空腔的起落架舱体结构,通过机械装置调节舱体底板及后壁倾斜角度,不需要额外增加舱体体积,使用声学有限元法探讨了该结构在低马赫数下的噪声抑制效果。研究发现:随着舱体后壁倾斜角度的增大,舱体内部及外部的噪声明显减小,同时模态频率逐渐增大,有助于避免舱体结构发生共振破坏;舱体后壁倾斜一个较小的角度就能有效地改善内部的声反射环境,进而抑制舱体内部的高频模态噪声、总声压级。当后壁倾斜角度大于某个临界值时,继续增大倾斜角度对于舱体内部高频模态噪声以及总声压级的抑制效果不再明显,在当前的仿真条件下,舱体后壁最佳倾斜角度范围为10°~16°。     

基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验

针对机舱结构辐射噪声问题,基于有限元/边界元法,对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与试验。首先建立模拟舱室结构的有限元模型,对模拟舱室结构进行模态试验,将仿真计算与模态试验进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后进行模拟舱室结构的声辐射试验,得到模拟舱室结构内部的声压频响特性。最后在ANSYS中对模拟舱室结构进行瞬态响应计算,将结构受节点力激励的响应导入Virtual Lab中,采用间接边界元法计算空腔结构内部的辐射声场。仿真与试验有较好的一致性,表明该方法是正确、可行的。     

水下爆炸船舱冲击响应时频特征的小波包分析

设计了带设备双层隔振系统的双层底船舱抗爆结构,进行了水下爆炸冲击试验。应用小波包分析方法,研究了水下爆炸压力和船舱冲击响应的时频分布规律,得到了船舱冲击响应时频特征与冲击环境之间的关系。研究结果表明:水下爆炸压力出现冲击波、滞后流和二次压力波过程,含有丰富的频率成分;冲击波主要作用在1kHz以上的高频段,易造成舰船局部结构的破损;滞后流主要作用在10Hz―1kHz的中频段,是舰船设备隔离系统产生冲击振动的主要来源;二次压力波主要作用在100Hz以下的低频段,会加速设备隔离系统的冲击响应;带设备双层隔振系统的双层底船舱抗爆结构,能有效提高船舶的抗爆性能。     

EFP对反舰导弹发动机舱的侵彻毁伤机理研究

分析了典型反舰导弹发动机舱结构特点和毁伤机理,建立反舰导弹发动机舱的等效靶有限元模型,利用LS-DYNA仿真计算了EFP对反舰导弹发动机舱的冲击毁伤效应,为舰载反导弹药的设计和反舰导弹发动机舱的防护奠定了基础.     

阻振质量复合托板减振效果试验研究

在双壳舷间结构声传递途径试验分析基础上,提出了阻振质量复合托板结构。通过典型双壳动力舱段振动及声辐射数值试验,分析了阻振质量截面参数、布置位置对刚性复合托板隔振性能的影响规律。通过开展大尺度舱段模型的振动特性试验,验证阻振质量复合托板的有效性。结果表明:阻振质量复合托板显著降低了舱段中高频的振动及声辐射,非耐压壳体20～4 000 Hz频段振动加速度级平均降低3 dB以上。     

基于最终层失效的复合材料舱体稳健性协调优化

传统可靠性设计难以符合现代设计要求,对舱体进行稳健性优化设计,可提高其综合可靠性。基于基体破坏和纤维断裂两种失效模式,采用验算点法求解复合材料单层可靠度。基于最终层失效假设,提出把结构看作由串联子系统组成的并联系统的思想,结合材料刚度比率退化准则和单层可靠度理论,采用概率逐步失效分析方法,计算出主要失效链,从而得出结构的失效概率。复合材料舱体设计变量复杂,提出二级优化方法思想：一级为系统级布局优化,对加强筋截面形状、位置确定等参数进行优化;二级为子系统级尺寸优化,对筋截面尺寸、复合材料各铺层厚度等参数进行优化。采用自适应随机搜索遗传算法,以复合材料舱体质量最小为目标函数,以可靠度要求为约束条件,采用稳健性协调优化方法,对存在初始缺陷的复合材料舱体进行稳健性优化,为复合材料结构优化设计提供参考。     

基于CAE模型的船舶舱室自动识别高效算法

目的 研究开发可高效、准确、自动识别CAE船舶舱室的算法。方法 通过设计网格拓扑关系和分析舱室的几何特征,基于半边半面结构,提出了半面封闭空间概念,实现了半面扩展算法。利用半面扩展算法,设计了全船CAE模型的舱室自动识别算法。结果 设计的CAE舱室自动识别算法高效、准确,识别包含约33万个CAE单元的18万t大型散货船CAE模型中的所有舱室,仅耗时4 s。结论 算法应用于实际工程中,验证了算法的高效性和准确性。该算法本质上是对三维模型中封闭空间的识别,未来可应用于各类三维网格建模系统中。     

基于LMS Test. Lab的发动机尾吊客机的噪声与 振动传递特性测量

大型客机的舱内噪声治理与控制是飞机设计一大难题。分析飞机各主要声源的传播机理,获得全尺寸噪声与振动传递特性是其中的关键技术之一。介绍基于互易性原理的大型客机噪声与振动传递特性测量与分析方法,利用LMS Test. Lab、低体积声源及声压与加速度传感器,获得测试样机的噪声与振动频响函数（FRF）、幅值与相位传递函数及相干函数,分析发动机尾吊客机吊挂、机身结构、舱内设施与舱内空腔间的噪声与振动传递特性,验证了该方法在大型客机工程应用可行性。