敷设声学覆盖层的双层壳抗冲性能研究

为提高水下航行器的隐身性能,通常在其表面敷设各种声学覆盖层,由于声学覆盖层含有空腔的特殊结构形式,该结构形式在受到爆炸冲击波作用时,腔体将产生变形并吸收能量,这将严重影响水下航行器的抗冲击性能.该文针对敷设声学覆盖层的加筋双层圆柱壳的抗冲性能进行了数值仿真研究,给出了兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计及性能参数优化建议.结果表明:内壳外表面敷设声学覆盖层时,结构的抗冲击性能较其他敷设部位好,减小声学覆盖层腔体形状,能提高双层圆柱壳体的抗冲性能.在声学覆盖层满足结构减振降噪要求情况下,建议尽量减小其腔体形状.     

背衬对隔声去耦瓦吸声性能的影响

基于传递矩阵法,建立了不同背衬情况下的水下隔声去耦吸声覆盖层模型,讨论了软背衬、硬背衬、单层壳体背衬和双层壳体背衬条件下隔声去耦瓦的吸声性能。结果表明:双层壳体背衬条件下吸声系数曲线存在明显的调制现象,且壳间水层增厚,吸声峰值向低频移动,峰增多、变密,峰值有所减小,而外层壳板厚度变化对吸声系数影响不大;单层壳背衬条件下,钢板的厚度越大,第一吸声峰值向低频移动,且峰值变小;当钢板的厚度达到一定的厚度时,其吸声系数曲线逐渐与刚性背衬下隔声去耦瓦的吸声曲线接近。     

双层壳舷间复合托板隔振特性研究

基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了舷间托板动力响应的双壳声-流体-结构耦合方程.通过模型试验分析了敷设声学覆盖层的加筋双层圆柱壳舷间振动传递特性.试验表明,舷间采用托板连接时内外壳间的耦合作用很强,舷间振动能量主要通过托板传递,声学覆盖层敷设方式对内外壳间的耦合关系影响很小.基于阻抗失配原理,在舷间振动的主传递通道上设计了几种高传递损失的复合托板结构形式,数值分析了各种复合托板的隔振性能,并对比了它们的隔振效果.     

静水压与阻尼覆盖层对圆柱壳声辐射的影响

基于有限元和边界元法,对水下结构的耦合振动和声辐射进行了数值计算。首先利用ANSYS软件建立声振模型,并计算流固耦合振动;再利用SYSNOISE软件计算辐射声场,分析了水深及阻尼材料对加肋圆柱壳水下振动和声敷设的影响。结果表明：研究圆柱壳的水下声辐射时必须考虑静水压力的作用,阻尼材料能够有效降低结构的振动及声辐射。为实艇降噪治理方案的设计及效果预估提供参考。     

隔声去耦材料声学性能试验研究

以大尺度双层圆柱壳体结构为试验模型,通过比较全部敷设、部分敷设、不敷设隔声去耦材料等工况下的声辐射响应来研究隔声去耦材料声学性能,为实艇敷设隔声去耦材料提供参考。在研究结构的声辐射特征时,分别从模型结构的辐射声源级、频带声源级、声源指向性等几个方面来考察辐射声场,并讨论了部分敷设时的声场特征。结果表明:隔声去耦材料能显著减小水下结构的辐射噪声,且高频效果优于低频,合理的部分敷设也能获得满意的降噪效果,但在低频单点激励作用下的效果较差。     

复杂圆柱壳结构参数化建模方法及模型库设计

针对船舶的主要结构形式——复杂圆柱壳结构,为研究其快速建模方法以实现船舶结构的优化设计,基于隐式参数化模型概念提出参数化模型表征方法,建立其分类和命名体系,给出其参数化建模方式和流程,利用数值仿真工具完成其参数化模型库设计和开发,并应用于某船舶结构的快速建模.算例表明:复杂圆柱壳参数化模型库设计合理,满足复杂圆柱壳结构快速建模和修改的要求.     

船舶设备激励源载荷转换方法及应用

设备激励源是分析船舶振动噪声特性的输入条件,对其获取方法研究具有重要价值。介绍以自由振速为桥梁的不同安装环境下船舶设备激励源特性转换关系,建立利用台架试验数据估算实船安装环境下设备激励源特性的工程应用方法,并给出应用流程。通过典型船用设备激励源特性测试和计算,提出振动测点布置原则和数据测试要求。设备机脚和基座的振动速度计算结果和实船测试结果吻合良好,表明所采用的船舶设备激励源特性转换方法可应用于船舶振动噪声工程问题分析。     

去耦瓦敷设方式对双层壳声特性影响试验研究

对有限长敷设隔声去耦材料的加筋双层圆柱壳进行了振动和声辐射试验,测量了壳体的结构响应和水中的辐射声压,对内外壳全部敷设、内壳全部敷设、外壳全部敷设以及外壳部分敷设隔声去耦材料4种敷设方式进行了对比.结果表明:内外壳全部敷设隔声去耦材料对抑制振动和声辐射最有效,而且,部分敷设隔声去耦材料对水下航行器敷设隔声材料的位置选择具有一定的参考价值.     

基于统计能量法的隔声瓦减振性能仿真研究

在水下结构表面敷设隔声去耦材料是应用最广泛也是非常有效的一种提高舰船隐身性能的方法。基于统计能量法开展了隔声瓦对复杂锥柱结构水下振动的影响研究,讨论了隔声瓦敷设方式对复杂锥柱结构水下振动的影响,分析了阻尼损失系数对隔声瓦减振效果的影响。研究表明,隔声瓦敷设方式、阻尼损失系数对隔声瓦减振效果有较大影响:当隔声瓦敷设在结构振动主导传递途径上时,其对传递途径下游结构的振动抑制效果较为明显,而对于振源及传递途径上游结构振动的影响较小;隔声瓦减振效果随敷设密度的增大而增加,随阻尼损失系数的增大而有所降低。     

加筋球壳结构稳定性及其优化研究

采用非弹性理论修正与有限元计算相结合的方法,进行加筋球壳结构的稳定性分析,得到加筋球壳结构的实际失稳压力;并通过改变球壳厚度、加强筋尺寸、加强筋布置形式等讨论球壳厚度、加强形式对加筋球壳结构稳定性的影响;同时考虑加筋球壳结构其他力学性能要求,进行加筋球壳结构的稳定性优化设计,给出加筋球壳结构合理的设计形式。研究表明,球壳厚度、加强形式对加筋球壳结构的稳定性有较大影响,增加球壳厚度、减小加强筋跨距可有效提高其实际失稳压力,改善其稳定性。