大型水面舰艇防雷舱结构防护机理数值仿真

为研究大型水面舰艇防雷舱结构的防护机理,运用MSC.Dytran,建立多材料和多耦合面的流固耦合模型,模拟了典型防雷舱结构在水下接触爆炸作用下的变形与破坏,并与试验结果进行对比,验证该方法的正确性.在综合分析防雷舱结构破坏的基本过程、外板对冲击波的响应、第1层空舱和液舱防护机理的基础上,分析了水下接触爆炸时冲击波荷载和气泡膨胀荷载分别对防雷舱结构的作用机理,研究了防雷舱结构对水下接触爆炸的防护机理.结果表明:外板是防护冲击波的主要载体,高速度破片的防护主要依赖防护液舱,而气泡膨胀荷载的防护则需要第1层空舱的舱壁结构整体承担.     

水下爆炸船体结构响应间断伽辽金法数值模拟

为求解水下爆炸强间断流场,采用Level Set方法定位多相流界面位置,应用虚拟流体方法处理邻近界面两侧物理量,并用RKDG方法进行空间和时间的离散,求解流场的Euler方程,并进行一维、二维评价,计算结果能够较好地反映水下爆炸冲击波产生、传播、反射和爆炸产物的膨胀等现象.最后,结合大型非线性有限元软件ABAQUS,模拟了船体板在水下爆炸载荷作用下的变形和响应特征.模拟结果表明,间断迦辽金法能够实现对水下爆炸船体结构响应精确模拟,板架结构响应与爆心距离成反比.     

多层板壳结构在水下接触爆炸载荷作用下的试验研究

对多层板壳结构在3种不同装药量进行了水下接触爆炸试验,对试验模型所产生的结构变形、破口尺寸、破口形状及试验模型典型部位的动态响应情况进行了观测与分析.验证了试验之前的理论分析和数值仿真的正确性和合理性,即在不同装药量下分别破坏1层、2层及3层靶板.同时探讨了有无水下防御结构的利弊及防护效果,这对于舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸载倚作用下的防护机理研究具有参考意义.     

水下爆炸条件舰船舱段局部强度仿真试验研究

以某舰船为例进行水下非接触爆炸数值仿真试验,通过典型舱段局部强度仿真试验考核舰船结构的抗爆抗冲击能力。采用Geers and Hunter模型计算水下爆炸载荷的冲击波压力,并且在考虑流固耦合问题的基础上,采用ABAQUS软件中的结构计算模块计算船体结构响应,对舰船局部强度校核评估。在不同舱段结构位置进行了不同冲击因子的水下爆炸数值试验,得到了主要船体舱段结构的动响应,并对舰船舱段结构局部强度进行抗冲击评估。仿真试验结果对于开展舰船结构局部强度的抗冲击评估具有重要意义。     

水面舰艇非典型安装设备冲击环境特征

非典型安装设备在水下爆炸冲击作用下冲击环境特征,与一般垂直、悬挂、侧挂设备不同,利用有限元软件结合子模型方法,研究了水下爆炸载荷作用下非典型安装设备冲击环境特性.以相控阵雷达阵面作为研究对象,分析设备安装形式对非典型安装形式设备的冲击输入及冲击响应的影响,提出了阵面结构及内部元器件抗冲击设计载荷建议,旨在为水面舰艇非典型安装设备抗冲击设计及评估提供参考.     

水下爆炸气泡脉动压力下舰船动态响应分析

将船体梁视为两端自由的Ｔｉｍｏｓｉｈｅｎｋｏ梁,在借用二维切片法和水弹性方法的基础上,计算船体梁在水下爆炸于次脉动压力下的响应特性。同时,还建立了在考虑水面效应和气泡运动时舰船受到二次脉动压力的计算模型。最后,以实船计算为例,进一步分析了二次脉动压力下舰船振荡响应的特性。     

声固耦合方法在舰船水下爆炸中的应用

文章旨在探讨用声固耦合算法模拟舰船水下爆炸是可行的.该文应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法对舰船几种典型的水下爆炸模型进行了计算和分析,总结和分析了采用声固耦合算法进行水下爆炸数值模拟分析时应注意的方法和技巧,并把部分计算数据和实测数据进行对比分析,结果表明:运用数值分析的手段可以比较真实地模拟舰船水下爆炸的实际,计算结果与实测数据基本吻合,可以满足工程要求.对与水下爆炸相关的工程计算有一定参考价值.     

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.     

球形装药水下爆炸初始冲击波能量计算

文中运用流体动力学理论，水中冲击波理论，对某些工业炸药和单质炸药水下爆炸后爆炸气体产物与水交界面初始冲击波参数及初始冲击波能量进行了计算。计算结果可为炸药水下爆炸总能量提供依据。     

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.     

水下爆炸时舰船冲击环境与冲击因子的关系

对舰船在遭受典型武器命中后的冲击环境及冲击因子的研究,是考核舰船生命力问题的重要组成部分．为了提高舰船的抗冲击性能,结合大型有限元动力分析软件LSDYNA对某型舰进行了数值仿真实验研究,计算了典型武器的攻击对全船的加速度的响应,并给出了冲击响应(加速度)的统计规律以及对冲击因子进行了分析．数据分析表明：冲击响应(加速度)峰值基本上符合Weibull分布,并且炸药当量的变化以及爆炸位置的不同对冲击响应会产生不同的影响．这对于整个舰船的生命力研究有着重要的意义．     

Numerical research on dynamic response of naval equipments subjected to impact loads

When subjected to underwater explosion,the anti-shock performance of naval equipment is a key factor affecting the fighting capacity and safety of a war ship. For large-scale naval equipment,it is costly to do the shock test for its huge mass and large size. Consequently,the numerical research was carried our to study the shock resistance of the equipment. Taking turbo-charger set for example,its anti-shock performance was studied using software ABAQUS based on the time-domain shock analysis method presented in BV043 /85. According to the analysis results,shock response of typical regions is obtained,some regularity curves are concluded by analyzing the Mises stress of the typical regions,and the weak regions are found out. The study can provide some references on design of turbo-charger set.     

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.     

舰船近场爆炸反射波对气泡射流特性影响

水下爆炸冲击波遇到物面(如船底表面、海底等)将产生反射冲击波,对于近场爆炸,由于爆炸形成的气泡距离物面较近,气泡在运动过程中将遭遇物面反射冲击波.为了探讨反射冲击波对水下爆炸气泡特性的影响,假设冲击前期惯性力起主要作用,依据理想流体势流理论,建立了反射波作用下气泡运动模型,并采用边界积分法求解.在此基础上,给出了舰船近...     

船桥碰撞非线性数值仿真研究

为了研究湘江流域典型桥梁船桥碰撞时的撞击力和能量转换过程，为后续大桥的防船撞设计提供参考，以株洲建宁大桥为研究背景，按照实际尺寸建立货船和桥墩模型，并使用ABAQUS有限元软件对其进行非线性动力仿真分析，研究了船桥碰撞过程中，船的撞击速度、吨位和撞击角度对撞击力的影响，以及船的变形情况和船桥碰撞中的能量转化关系。研究结果表明：船撞力峰值和船速存在正相关关系；船舶的吨位越大，撞击力峰值越大并且撞击的时间越长；船的撞击角度与碰撞时间之间没有呈现出明显的规律；船的撞击速度、吨位和撞击角度3种影响因素对船桥碰撞的撞击力和船体变形均有影响，但主要因素还是船速和船的吨位；在碰撞过程中，船的撞击动能基本转化为塑性变形能，船体变形主要集中在船艏碰撞区域，远离碰撞区域的船身部位没有明显的变形。     

舰船防护结构穿甲后爆炸的数值仿真分析

为了研究冲击爆炸作用下舰船防护结构的破坏情况,将该结构简化为多层板架结构,借助于有限元程序LS-DYNA中的ALE算法,同时考虑穿甲和爆炸的作用,对其在穿甲后爆炸荷载作用下的非线性动态响应过程进行仿真分析,描述了钢板的破口形状、破口半径及板上单元等效应力随时间变化的情况,并与舷外接触爆炸对结构的破坏情况进行比较.结果表明穿甲后爆炸能对舰体内部造成破坏,因此它是一种比较理想的反舰攻击方式.     

近场空爆载荷作用下船体板变形估算方法

鉴于目前我国舰船空中爆炸结构响应试验数据的匮乏以及对复杂结构采用理论求得解析解的困难,对船体板结构在空中近场爆炸载荷作用下的破坏估算方法进行研究.根据爆轰波理论及气体膨胀理论计算出空中近场爆炸载荷的形式及其正压作用时间,应用应力波及塑性动力学理论推导船体板结构的变形,得到不同空爆工况下船体板的破口大小及挠度.通过算例进行验证,计算结果与经验值良好吻合.所推导的估算方法应用于舰船结构在空中近场爆炸冲击波作用下产生的毁伤能够满足工程计算精度要求,可作为舰船防护结构的设计依据.     

Hull deformation measurement for spacecraft TT&C ship by Photogrammetry

When voyaging,ships are subject to inevitable hull deformations caused by the changes in the environmental temperature and external stress.These are a crucial source of errors when measuring data using a spacecraft tracking,telemetry,and control(TTC) ship.A prototype system based on photogrammetry was developed for the real-time measurement of a spacecraft TTC ship's hull deformation.This system has high accuracy,a simple structure,and convenient maintenance,and requires few changes to the ship's structures.To improve its performance,an estimation approach is proposed for hull deformation angles.With the proposed approach,the central positions of cross spots in successive frames can be predicted based on the prediction of the camera's attitude,and their extract locations can be found by defining a series of small windows around each predictive location.Then,the optimal estimate of the camera's attitude is updated by the designed extended Kalman filter using the extracted cross spots and their corresponding local coordinates,with which the hull deformation angles can be found.To verify the proposed measurement approach,its performance was tested during the normal sailing,floating,and rocking on the sea of a spacecraft TTC ship.The experimental testing results demonstrated that the proposed approach performs well in terms of accuracy and robustness.It can satisfy the hull deformation measurement requirement for a spacecraft TTC ship in real time.     

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.