水下爆炸载荷作用下加筋圆柱壳的响应分析

运用MSC．DYTRAN软件，首先比较了网格划分密度的改变，耦合法的选取及边界条件对计算的影响。并在合理的网格划分和耦合方法选用的基础上，设置符合实际的边界条件，在壳体的迎爆面，侧爆面和背爆面各选取一个点，在分析光壳的响应的基础上，详细计算了加筋圆柱壳对水下爆炸冲击波的响应。比较分析了不同的尺寸参数对结构抗爆性能的影响，并做了综合讨论，计算中考虑了材料的应变率强化效应。在此基础上验证了增加壳体厚度，减小加筋间距和增加加筋高度等有利于提高加筋圆柱壳抗爆性能的方法，同时得到了一个适合本例计算的较优化模型。     

水下爆炸气泡对内加筋圆柱壳结构毁伤机理分析

以内加筋圆柱壳为研究对象,对近距离非接触爆炸作用下气泡的脉动载荷以及气泡溃破高速射流对内加筋圆柱壳结构的毁伤机理进行计算分析,并且探讨结构参数、药包位置等相关物理量对结构变形特征与毁伤模式的影响。研究结果表明,水下爆炸气泡膨胀产生的膨胀脉动冲击造成结构的整体变形,另一方面气泡溃破所造成的高速射流(速度 > 100 m/s)则会对局部区域造成严重破坏,弹塑性边界以及自由液面效应会对气泡的形状产生显著的影响。     

网格加筋圆柱壳的屈曲优化

采用“可变误差多面体逄法”对纵横加筋的说一不二壳屈曲优化问题进行了分析，文中仅限于弹性屈曲问题，且不考虑初缺陷的影响，所考虑的约束条件有：总有屈曲载荷，筋条间面板的局部屈曲截荷以及壳体材料的塑性屈服应力。     

静水压对加筋圆柱壳受水下爆炸冲击载荷作用的影响

应用有限元法，分析静水压对受水下爆炸载荷时的加筋圆柱壳体的变形及破坏模式的影响。通过对壳体结构及外部水域进行建模，并考虑流固耦合及空泡因素，模拟出结构受水下爆炸载荷及静水压力联合作用下的响应。通过比较有和没有外部压力时，不同冲击波下结构的破坏形式，得出外部水压对耐压结构受爆炸载荷时响应的影响。     

水下爆炸作用的单双层圆柱壳结构冲击损伤特性研究

针对圆柱壳结构受水下爆炸载荷冲击损伤问题用双渐近方法进行研究。通过大量工况分析发现,圆柱壳结构损伤模式按产生原因可分为直接冲击损伤引起局部结构强度破坏、局部构件横向冲击失稳、壳体环向冲击失稳及鞭状运动引起壳体纵向总体失稳4种,爆距较近时气泡脉动载荷占主要成分,较远时冲击波占主要成分。     

基于波动法的静水压力下环肋圆柱壳耦合振动特性研究

研究了静水压力下环肋圆柱壳的振动特性。在Flügge理论的基础上,考虑流体的影响,通过变换轴向波数,先后采用波动法和牛顿迭代法得到了不同边界条件下环肋圆柱壳的固有频率值。经过与已有文献数据进行对比,验证了研究的有效性和正确性。通过算例,分析了静水压力、肋条截面尺寸和数目、边界条件等因素对水下环肋圆柱壳固有频率的影响。     

加筋圆柱壳的振动特性分析

以一种半解析法为基础 ,分别独立地建立圆柱壳和加强筋的线性方程组。考虑到圆柱壳和加强筋连接界面上的应力和位移的连续性 ,联立圆柱壳和加强筋的方程 ;从而得到全结构的方程组 ,并获得求解固有频率的特征方程和振型方程。此方法主要优点是 :结构的转动惯性、剪切变形等因素都得到了考虑 ,而且不限制结构的圆柱壳厚度和加强筋的高度。本文的方法很容易被推广到加筋的复合材料或加筋的压电材料层合壳等问题。     

水下爆炸载荷作用下加筋圆柱壳结构弹塑性动力响应研究

以加筋圆柱壳模型为分析对象,应用MSC—DYTRAN非线性瞬态有限元分析软件建立水下爆炸载荷作用下流固耦合数值分析模型,对冲击因子为1.1的典型试验工况进行数值模拟,分析了加筋圆柱壳在爆炸载荷作用下的破坏机理,并将数值计算结果与试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性和有效性,进一步通过大量数值试验,分析了爆炸攻角、模型浸深对加筋圆柱壳弹塑性响应的影响,最后对气泡脉动载荷的二次毁伤效应进行了探讨。数值结果表明：同等当量炸药在相同爆距、相同浸深下,90°攻角总是最危险的爆炸角度,0°攻角与其他攻角相比,毁伤效果总是最小;模型浸深对结构的响应影响显著,模型浸深愈深,毁伤程度愈严重;当考虑气泡脉动载荷后,对于结构具有二次破坏作用,在相同药量相同爆距下、不同浸深下的二次破坏效果并不相同,呈现出浸深愈大,二次破坏效果愈显著的现象。     

加筋复合材料圆柱壳的屈曲和初始后屈曲的研究

本文分析了筋和壳的儿何参数及壳的铺层对纵向或环向密加筋的复合材料层合圆柱壳在轴压和侧压下的稳定性和初始后屈曲性能的影响。初始后屈曲分析基于Koiter理论。对几种不同几何参数、壳体铺层和载荷情况的加筋壳的计算表明:在所有情况下,外加筋比内加筋更有效地提高了屈曲载荷;复合材料壳的加筋效率一般都高于各向同性材料加筋壳;壳体的铺层对屈曲和初始后屈曲性能有很大影响。     

有初始缺陷圆柱壳轴向压力下的静态塑性屈曲

基于初始缺陷的定义式,推导出有初始缺陷的圆柱壳的几何方程。并假定了一种屈曲时的挠度函数,通过该函数求解塑性屈曲方程,可得到有初始缺陷的圆柱壳塑性屈曲的临界载荷。最后将所得结果与已有的实验结果作了比较。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能力法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love’s理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,在计算加筋结构应变能和动能时,将加筋结构的作用影响平均在整个壳体区域。然后代入Lagrange方程得到频率方程。通过比较,计算方法所得到的结果与文献比较吻合。采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小。还研究了壳体和加筋结构参数的变化对圆柱壳自由振动频率的影响。     

加筋圆柱壳声辐射特性研究及声学优化设计

为研究全频段加筋圆柱壳声辐射特性,基于VA-ONE建立FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法低中高全频段的计算模型,并进行加筋圆柱壳辐射声功率的计算,从结构固有模态角度研究了各阶模态的声辐射效率。结果表明,加筋能够减小圆柱壳结构的总体辐射声功率,尤其可以减小低频段的辐射声功率;在中低频区,各阶模态的模态辐射效率具有较大差异,在中高频区,则相差不大。进一步研究了激励位置、壳厚、材质及辐射介质对加筋圆柱壳声辐射特性的影响。为减小加筋圆柱壳对外场点的辐射声功率,基于NCT模块及Design Optimization模块进行声学优化设计,结果表明,将GA算法与SQP算法或MMA算法组合使用不仅可以减少运算时间,而且可以获得较好的优化方案。     

不等间距加筋圆柱壳的振动局域化研究

对圆柱壳采取不等间距加筋配置将导致其振动在通频带局域化,从而可实现对圆柱壳结构振动进行控制.将加筋圆柱壳模型的振动等效为耦合振子链的振动,利用耦合振子链的无序局域化因子理论公式定量预报不等间距加筋圆柱壳的无序局域化因子:与耦合振子链等效的圆柱壳振动参数由基于有限元结合波数分析技术所获得的加筋圆柱壳色散曲线给出;与耦合振...     

水下爆炸载荷作用下加肋圆柱壳应变响应研究

采用加肋圆柱壳结构模型模拟潜艇结构,对其在水下爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行试验研究。结果表明:采用应变测量的方法对结构进行模态分析是可行的;受附连水质量的影响,加肋圆柱壳结构的低阶湿模态频率较干模态频率显著下降;在爆炸载荷作用下,距离爆炸点越近结构承受的冲击作用越严重,越容易产生塑性破坏;应变的最大响应是冲击波载荷和一次脉动压力载荷共同作用的结果,第二次脉动压力对结构的动态应变响应贡献不明显。     

圆柱壳结构水下爆炸所致鞭状运动特性研究

针对水下爆炸产生的周期性气泡脉动载荷诱导潜艇等细长体结构鞭状运动危及总强度问题,对鞭状运动特性进行研究。采用Morison相对速度模型与船体梁显式积分法,建立圆柱壳结构水下爆炸载荷的鞭状运动工程计算模型,并用试验结果对模型进行验证;通过对水下爆炸诱导的鞭状运动时、频域特性分析,获得爆点水深、轴向偏移、爆距等工况参数对其影响规律,可为潜艇抗冲击设计、研究提供参考。     

质量无序配置加筋圆柱壳的振动局域化EI北大核心CSCD

无序非周期结构振动在通频带会产生局域化效应。基于该思想,对质量无序配置加筋圆柱壳开展了振动局域化研究。为定量预报无序配置加筋圆柱壳的局域化因子,将加筋圆柱壳振动等效为耦合振子链的振动,利用耦合振子链的无序局域化因子公式预报质量无序配置加筋圆柱壳的局域化因子。以加筋圆柱壳有限元分析的振动结果为输入,使用结合波数分析的参数辨识技术给出了等效振子固有频率参数和耦合参数。等效无序度参数使用了参考模型辨识的技术。针对两个质量无序配置加筋圆柱壳开展的振动局域化分析结果表明,质量配置无序度参数是影响局域化因子的重要参数,它与质量配置参数相关;当无序质量配置的平均值超过结构重量的15%时,可以观察到较为显著的振动局域化效果。     

具有无序尺寸肋骨配置的加筋圆柱壳振动局域化

为控制周期加筋圆柱壳在通带振动的远距离传播问题,拟采取肋骨尺寸无序配置的方式实现将振动局限于振源附近,为此开展了具有肋骨尺寸无序配置的加筋圆柱壳振动局域化研究。为定量预报局域化因子,将加筋圆柱壳各周向模式振动沿轴向的传播等效为耦合振子链的振动传播问题。以加筋圆柱壳有限元振动分析的结果为输入,使用结合波数分析的参数辨识技术给出了等效振子固有频率参数和耦合参数,利用耦合振子链的无序局域化因子公式预报肋骨尺寸无序配置加筋圆柱壳的局域化因子,用于判断振动局域化的发生。为预报局域化因子所需要的肋骨尺寸无序度参数使用了参考模型辨识技术。针对具有无序尺寸肋骨配置的加筋圆柱壳所开展的振动局域化分析结果表明,肋骨尺寸变化能导致单元对地刚度发生改变,从而导致单元固有频率发生改变。因此,肋骨尺寸无序配置可实现振动局域化,具体程度同振动模式、肋骨尺寸无序度参数和频率相关。     

分析小型水下圆柱壳结构冲击响应的一种近似方法

根据小型水下圆柱壳状结构受爆炸冲击后散射现象严重的特点，提出了一种新的冲击加速度的近似计算方法。首先把带加强筋的柱壳结构简化为光滑柱壳，并将冲击波分解为不同频率谐和平面波的迭加，然后，采用耦合模态法分析了受爆炸冲击水下圆柱壳状结构周围的散射场，求出了圆柱壳水下结构的表面接收压力，进而分析其受到爆炸冲击后的冲击加速度，并研究了结构的弹性变形、材料特性对冲击加速度响应的影响。工程应用实例的分析结果表明，该方法具有物理概念清晰，运用方便，准确高度的特点，可适用于分析小型水下圆柱壳状结构受到冲击加速度响应。     

轴向冲击下环向加筋复合材料圆柱壳的非线性动力响应

采用半解析的方法，建立离散加筋圆柱壳模型，基于复合材料多层扁壳大挠度的剪切变形理论，利用Hamilton原理导出环向加筋复合材料圆柱壳的非线性运动控制方程；用Galerkin方法对空间变量进行离散，将位移和载荷展开为双级数，得到有关时间的常微分方程组，最后采用R-Kutta方法数值求解．通过算例，讨论了加筋肋骨几何参数、铺层角度、辅层方式、铺层层数等因素对动力响应的影响。     

环向加筋圆柱壳轴向弹塑性动力屈曲

基于“离散加筋”模型,考虑了大挠度和材料硬化应变率敏感特性的影响,借助增量数值解法研究了环向加筋圆柱壳在轴向流－固冲击载荷作用下的弹塑性动力屈曲。分别采用类似B－R准则和Southwell方法来确定结构动力屈曲临界载荷。讨论了加强筋、材料硬化应变率敏感特性等因素对结构动力屈曲性态和临界载荷的影响。