夹层复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

本文对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹层吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹层复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹层复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹层复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹层复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力大大提高。     

潜艇声隐身状态快速评估研究

针对以往潜艇水下辐射声计算时间长,实时性不强的缺点,通过类柱体结构模拟潜艇舱段,研究其辐射声状态快速评估方法.利用加速度传感器测得水下类柱体结构表面振动信息,快速估算出其辐射声压,抽取分析频段内各个1/3Oct的频带声压级,作为辐射声的特征向量.并通过事先训练好的模糊支持向量机分类器,对辐射声特征向量进行识别,快速评估出当前的声隐身状态.探讨了一种潜艇声隐身状态快速评估的实现方法.     

潜艇模型回波特性水池测试

文章阐述的是某潜艇模型水池实验的结果.经数据处理后得到了此型潜艇水平方位回波特征(两种不同脉宽)以及水平分部位的回波特征.总结出该型潜艇呈现的独特特征是正横方位目标强度大大高于其它方位,偏离正横的某一方位角也有强烈的回波.这些数据和结论具有重要的工程参考价值.     

水中规则波纹表面球回声特性研究

运用声呐目标回声特性预报的板块元方法,研究了平面波入射水中规则波纹(正弦平方曲线波纹)表面球体的目标回声特性。分析了表面波纹高度、周期、入射平面波频率和入射方位角对声目标强度空间分布和频率响应特性的影响规律。讨论了不同频段目标强度空间分布特性的形成机理,得到了表面波纹参数与目标强度频率响应和空间分布特性的近似定量关系。通过水槽实验测量得到了3D打印的规则波纹表面尼龙球目标强度的频率响应和空间分布特性,测量结果与理论计算结果吻合较好。掌握规则波纹表面球体回声特性,有助于开展利用声学超构材料对散射声场调控的研究。     

边界元方法分析收发分置Benchmark潜艇低频目标强度

收发分置的潜艇目标强度对于双基地声呐和多基地声呐的探测性能具有重要的意义。采用快速多极边界元方法分析了收发分置情况下刚硬边界Benchmark潜艇低频目标强度。结果表明,潜艇的目标强度随频率、发射角和接收角的变化而变化。频率越高,潜艇的目标强度变化越复杂。此外,当入射方向和散射方向关于正横方向对称时,潜艇的目标强度取得极大值,并且在正向散射处亦出现极大值。进一步分析了潜艇收发分置目标强度对探测的影响。结果表明,目标潜艇在不同的情况下目标强度不同,在文中的计算频率处,分置角较大时目标强度更有可能取得较大值。     

潜艇目标强度与舷角关系的实验研究

本文是对某次海上试验的总结。用常规方法测量了某常规动力潜艇的目标强度与舷角的关系,取得了较满意的结果。     

潜艇目标强度测量的几个适用方法

本文提出了几个潜艇目标强度测量方法。这些方法只需利用船上声纳。无需特殊设备.而实施则易于常规法,精度接近应答法,因而很有实用价值。     

潜艇目标强度起伏统计模型

研究潜艇目标强度动态起伏规律,从统计意义上对目标强度进行分析,建立合适的目标强度起伏统计预报模型,并获得其统计参数。依据水下目标亮点理论,从散射截面起伏统计模型推导出目标强度起伏统计模型(Ts分布模型),并通过单壳体和双壳体Benchmark潜艇模型进行实验验证。目标强度动态起伏规律实验结果与Ts分布模型吻合较好,得出Ts分布模型能够准确地描述潜艇目标强度起伏特性。     

水下目标回声信号的相关特性

水下目标检测与识别是声呐系统的主要任务之一，但就目前而言，由于水下目标检测与识别技术还不够成熟，因而水下目标检测与识别技术也是声呐技术领域最迫切需要解决的难题之一。本文在基于亮点模型的前提下，运用Matlab软件对潜艇、鱼雷和水雷这三种常见水下目标的回声信号进行了模拟与仿真，并对模拟仿真所得到的目标回声信号以及真实实验数据进行了相关处理。研究了目标回声信号的相关特性，总结得出相应的规律与结论，为进而运用到实际的目标识别技术中提供了可能．     

面向方位无关识别的回声特征ANN自动提取

特征提取是目标识别的前提与成败关键之所系。大量实验表明：非球对称目标的回声特性主要随方位或姿态角的变化而呈混沌态变化，常规方法（如谱分析、矩法、ＡＲ／ＡＲＭＡ建模、亮点结构分析、波形分析等等）提取的特征往往随目标方位的变化出现严重的类内弥散与类间交迭，从而导致决策界面过分复杂、甚至完全失效。因此，在目标方位非固定的情况下，如何提取适当的回波特征２０年来一直是国际学术界广泛关注的问题。本文提出一种面向方位无关识别的回声特征ＡＮＮ自动提取方法，采用多传感器，神经网络直接利用回波复包络数据自动生成具有…     

潜艇耐压壳体稳定性的振动监测技术

本文通过实艇的强度、稳定性分析,论述了丧失舱段总稳定性是潜艇耐压壳体在深潜时的主要破坏模式,振动固有频率是表征其稳定性储备的特征量。模拟实际潜艇结构、装载、安装的设备、制造公差及腐蚀等进行了一系列的计算和实验验证。所有结果证明通过振动固有频率进行稳定性监测的可行性,据此提出了监测装置的组成。     

海床土体减缓坠物对海底管道撞击作用的研究

海底管道受坠物撞击的损伤分析中,海床土体是不宜忽略的因素。基于耦合欧拉-拉格朗日算法（CEL法）,该文建立了模拟坠物撞击海底管道过程中土体变形的有限元模型,并进行了物理模型试验,二者结果吻合较好。针对粘土海床,分析了海床柔性、海床土质、管道埋深、摩擦及坠物形状对海底管道损伤的影响。研究表明：对于裸置管道,海床柔性使一部分撞击能量转化为管道的整体变形,减轻管道局部损伤;对于埋置管道,基于软件的二次开发,考虑了正常固结粘土及均质粘土两种情况,二者的安全埋深相差较大。综合考虑上述土质的影响,2 m的埋深可提供有效的保护;埋深超过1 m时,坠物与土体间的摩擦系数对管道损伤的影响更加明显;形状尖锐的坠物受到土体的阻力较小,对管道造成的损伤程度较大。不同形状的坠物撞击管道时,管道的变形特征存在差异。研究结果对管道的风险评估及安全埋深设计具有指导意义。     

苏门答腊岛西北海域大型海底滑坡过程反分析

针对苏门答腊岛西北海域大型海底滑坡,建立基于欧拉-欧拉多相流理论的滑坡模型,对滑坡体动态运动过程开展模拟反分析。通过与BING程序和解析模型结果对比,考虑土体分段软化后的多相流模型能够较好的重现该滑坡体的运动过程,能获得与实际海底滑坡相近的沉积形态和滑动距离。分析结果表明滑动首先从坡角较大处开始,并逐渐推动中、前部坡度较小处土体滑动;滑坡体整体启动后沿斜坡逐渐加速,当滑动至斜坡底部时端部峰值速度达到最大值43 m/s,之后逐渐减速并在深海平原处停止运动;土体扰动以及混水后土体强度降低是海底滑坡长距离运移的根本原因,同时滑动过程中滑坡体端部发生的滑水效应,减小了海床摩擦力的影响,增加了滑坡体的运动距离。     

压杆法研究厚度对小圆片试样断裂韧性的影响

采用SP压杆实验方法,在常温下对六种不同厚度的小圆薄片的断裂韧性进行测试。实验结果表明,随着厚度的增加,断裂变形能和断裂韧性增加,断裂部分的外表面表现出微突起,微突起四周存在微小裂纹明显的特征。考虑弹塑性变形能,通过SP冲压断裂变形能计算得到断裂韧性,进而得到临界断裂变形能密度。采用塑性断裂应变作为裂纹起裂判据,临界断裂变形能密度作为裂纹扩展判据的断裂模型,对SP压杆实验进行模拟,得到与实验结果比较相符的模拟结果。采用GTN模型研究厚度对空洞增长的影响,得到厚度增加导致微突起明显的空洞率增加。     

埋设悬跨海底管道的屈曲分析

考虑海床刚度,研究了埋设悬跨海底管道在热膨胀引起的轴向压力下的屈曲问题。传统方法是将悬跨管道简化为两端简支或者两端固支梁来处理。基于欧拉-伯努利梁理论,考虑线弹性海床刚度和轴向压力,建立并求解了埋设段管道和悬跨段管道在自重作用下的四阶常微分方程,获得了两段管道的静挠度和内力的解析公式。通过对静挠度的特性分析,给出了埋设管道段和悬跨管道段的稳定性判断准则。     

海底跨断层输气管道动力特性数值模拟与分析

为丰富对活动断层作用下海底管道的受力特性认识,考虑管土材料非线性与几何非线性特征,采用通用有限元软件ABAQUS严格模拟管土之间的相互作用;按照应变控制准则,结合管道屈曲破坏、极限拉伸破裂等的破坏形式,系统分析了海底走滑断层作用下管道在不同设计参数情况下的位移、应力应变分布情况,得到了不同条件下管道发生破坏时的极限断层位移。最后基于分析结果提出了适用于海底管线设计和运营的一些建议。     

海底管道受坠物撞击时的弹塑性有限元分析

采用非线性动态有限元法模拟了坠物撞击海底管道的过程.以Ramberg-Osgood模型模拟海床,同时考虑混凝土涂层拉、压不同的非线性特性,并利用罚函数法处理坠物、海床与管道之间的相互作用.分析了物体形状、撞击角度、摩擦、内压、混凝土厚度、埋深及悬空长度对管道撞击塑性变形的影响.结果表明:坠物以尖端撞击管道时,凹痕深度较...     

速度脉冲地震和结构偏心耦合效应对结构影响系数的修正

研究结构偏心和速度脉冲强震双重耦合不利对钢筋混凝土框架体系结构影响系数的修正措施。通过理论推导建立该耦合不利效应对结构影响系数的修正方法,给出修正系数计算流程。以最不利的强度偏心框架为对象,分别选取10条速度脉冲型和非速度脉冲型地震加速度记录,开展非线性动力时程分析,量化速度脉冲地震效应、偏心率、结构延性和楼层数对修正系数的影响规律。基于数值分析结果,建立修正系数的拟合关系式。结果表明,速度脉冲地震工况下的修正系数明显大于非速度脉冲工况。修正系数随偏心率增大,先线性增大后非线性急剧增大。偏心较小时,延性对修正系数的影响较小;偏心较大时,修正系数随延性的增大而减小。楼层数对修正系数无明显影响。拟合的修正系数关系式可为抗震设计中综合考虑速度脉冲地震和结构偏心的不利影响提供参考。     

树枝状非连续界面对纤维增强复合材料强度的影响

对于含有化合物产生的强界面复合材料,界面结合强度的提高往往使材料的拉伸强度降低.本文研究了这种非连续的复合材料界面对界面裂纹、纤维的强度的影响,分析了非连续界面影响材料强度的机理.     

塑料弯曲强度测量的不确定度评估

对塑料弯曲强度进行评定,对引起不确定性的各个因素进行逐项评估,最后得到塑料弯曲强度的扩展不确定度为：可以期望在（14．27-0．38）～（14．27＋0．38）MPa的区间包含了弯曲强度测量结果可能值的95％。