基于ANSYS Workbench的水下航行体壳体结构优化

壳体结构的质量大小直接影响水下航行体的整体性能,传统的优化方法工作量大,计算也较复杂。本文运用有限元软件ANSYS Workbench中的Design Exploration模块对壳体壁厚、环形肋的截面宽度和高度、环肋间距进行优化,在保证壳体满足强度和稳定性要求的情况下,将壳体的质量最小化。通过此方法对水下航行体壳体结构进行优化,得到最优化的壳体结构质量,对水下航行体的整体设计具有一定的指导意义。     

水下航行器减振结构研究

通过对比两种水下航行器主要振动部件的结构,研究改进结构降低振动的方法。为水下航行器减振结构设计提供一定的参考。     

镁合金薄壁锥壳有限元分析

采用铸造镁合金ZM5-T6材料,设计一种承受外压载荷环肋增强薄壁结构的尾锥壳体,应用有限元分析软件,在1～2 MPa外压范围内计算壳体结构的应力和变形,并计算其固有模态,分析结果对壳体结构方案的设计改进与优化具有一定指导作用。     

镁合金尾舱水压试验分析

应用鱼水雷薄壁壳体结构设计方法,设计制造ZM5-T6镁合金曲线型尾舱壳体试件,进行试件耐水压性能试验;在外部水压载荷加大至1.60 MPa过程中,试件两端口连接和密封性能稳定,各测点壳体等效应力随外压均按线性关系变化,最大应力值和变形量均在设计要求范围;ZM5镁合金用作耐水压尾舱壳体轻量化结构材料,从设计上和工艺上能够保证其铸造成型质量和承压性能。     

基于变结构的水下航行体航行姿态控制系统设计方法

水下航行体在高速转弯时,由于俯仰、偏航和横滚3 个通道间存在较大的耦合,以及水 下海流的不确定性干扰等因素的影响,水下航行体的姿态控制难度较大,传统控制技术无法达到控 制目的。为了解决水下航行体姿态解耦控制的难题,通过水下航行体旋转动力学方程构建了水下 航行体姿态运动子系统状态方程,并应用变结构控制策略设计了水下航行体姿态控制器,理论推导 和仿真表明:所设计的控制器能够使得水下航行体姿态角稳定地跟踪指令航向角,并对海流干扰具 有强鲁棒性,实现了水下航行体姿态子系统间的解耦控制。     

基于筒式保护结构的导弹出水分离过程研究

在出水过程中,由飞行介质改变带来的载荷冲击及海面波浪等不确定因素造成的复杂水动力环境,极大地增加了导弹与保护筒的分离风险.从多刚体动力学角度出发,对复杂水动力环境下的两刚体相对运动过程进行数值仿真,通过试验数据的对比修正,最终获得比较成熟的出水分离仿真方法.试验与仿真方法相结合研究了导弹出水过程中角速度显著减小现象的形成机理,为出水分离姿态预估提供理论基础.     

超空泡航行体运动过程流体动力特性试验研究

为分析超空泡航行体运动过程流体动力特性,采用试验的方法对超空泡航行体自由航行过程进行研究。试验在水池中进行,利用高速摄像机观察超空泡演化过程,通过压力传感器和内测装置分别测量航行体表面压力和流体动力。研究结果表明：在航行体运动过程中,轴向力系数不是一定值,在平均值0.1附近小幅波动,运动后期平均轴向力系数有所增加;在运动初期,法向力系数在0附近小幅波动,随着时间推移,法向力系数呈周期振荡特性,变化周期约为0.055 s;航行体在运动过程中受到重力等因素影响引起扰动,使得姿态产生改变,开始出现尾部振荡,拍动空泡壁;在拍击空泡壁瞬间,压力急剧增加,产生法向力并不断增大,引起的恢复力矩使得航行体尾部向相反方向运动,形成上下周期性拍动空泡壁运动,流场周期性的演变直接导致了法向力系数周期性变化。     

海浪环境对航行体出水特性影响研究

海浪环境对航行体出水过程具有较大影响,是当前流体动力研究的热点问题.通过分析国内外海浪环境及其对出水航行体特性的影响,介绍了海浪环境相关研究成果,而后从理论分析、数值仿真、水下控制等方面总结了海浪对航行体出水特性影响的计算方法,并对后续发展和研究方向进行了讨论.     

基于陶瓷材料及结构在水下航行器中的减振研究

从水下航行器艉段结构改进、陶瓷合金在水下航行器中的应用两方面对其减振进行了分析研究,结果表明:在壳体中部加肋板并加高航行器中肋板高度可减振近3 dB,而在壳体中部加肋板并将陶瓷合金应用在支撑架和壳体上的减振效果最好,比原艉段振动降低近5 dB。     

微气泡与聚合物对水下航行体减阻特性影响试验研究

为研究微气泡与聚合物对水下航行体减阻特性影响,采用微孔材料并基于高速摄像系统和测力系统,针对微气泡与聚合物共同作用下水下航行体减阻特性开展水洞试验研究。基于高速摄像系统对比分析了不同速度和通气量下微气泡流形态变化规律;基于测力系统对比分析了微气泡和聚合物共同作用下航行体减阻特性变化规律。试验结果表明：采用微孔材料的航行体微气泡流均匀分布在航行体表面,模型尾部微气泡流上漂现象较为明显,且上漂的微气泡始终为离散形态;对于未通气状态下的聚合物减阻,在相同来流速度下,减阻效果随着聚合物浓度增加而增大,但存在聚合物饱和效应,且饱和聚合物浓度值随着来流速度增加而减小;聚合物和微气泡联合减阻效率大于单独一种减阻方式;在来流速度较小时,聚合物溶液减阻率随着通气量增加而逐渐增大,但随着聚合物溶液浓度增加,微气泡减阻率差异逐渐减小并最终趋于一致。     

Dynamic globularization prediction during cogging process of large size TC11 titanium alloy billet with lamellar structure

The flow behavior and dynamic globularization of TCll titanium alloy during subtransus deformation are investigated through hot compression tests. A constitutive model is established based on physical-based hardening model and phenomenological softening model. And based on the recrystallization mechanisms of globularization, the Avrami type kinetics model is established for prediction of globularization fraction and globularized grain size under large strain subtransus deformation of TC11 alloy. As the preliminary application of the previous results, the cogging process of large size TCI 1 alloy billet is simulated. Based on subroutine development of the DEFORM software, the coupled simulation of one fire cogging process is developed. It shows that the predicted results are in good agreement with the experimental results in forging load and microstructure characteristic, which validates the reliability of the developed FEM subroutine models.     

以Mn代Ni对低碳高合金钢组织性能的影响

使用光学金相显微镜,衍射仪及显微硬度计,研究了以Mn代替Ni后低碳高合金钢组织与性能的变化。结果表明,以Mn代Ni的低碳高合金钢在淬火回火态下可以获得与原加镍钢相同的板条马氏体组织,但其硬度比原加镍钢要高5～6HRC,而冲击韧性降低约10J·cm-2,耐蚀性只是略有下降。因此以Mn代Ni来制取低成本的低碳高合金钢具有一定的可行性。