水下爆炸冲击平台数值仿真设计研究

为研制水下爆炸冲击平台,初步设计平台隔振系统和两种船体结构,运用有限元分析软件ABAQUS,对安装隔振系统前后平台在爆炸载荷作用下的冲击响应进行计算分析,预估平台抗冲隔振效果。采用声固耦合方法,考虑空化效应和材料应变率的影响。仿真结果表明,在水下爆炸载荷作用下,采用加强的船体结构,平台船体底部的塑性变形显著减小,平台的垂向加速度峰值衰减率超过95%。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验值吻合良好,仿真设计方法合理。     

箱形梁结构船体水下非接触爆炸冲击环境分析

为研究箱形梁结构船体在水下非接触爆炸作用下的冲击环境,在船体中部范围内主要受力部位设置箱形梁,并与考虑箱形梁产生的质量变化而建立的等重船模进行对比,来描述箱形梁结构对冲击环境的影响.基于Abaqus中的声固耦合算法求解2种形式船体的冲击响应,以冲击谱为工具描述船体结构的冲击环境,并给出舱内甲板层的冲击环境分布.分析归纳箱形梁的作用机理,为相关舰船设备的舾装与船体优化设计提供参考.     

基于数值仿真船体结构毁伤测点布设方法研究

为有效测量水下爆炸作用下船体结构的毁伤程度,优化测点布设,建立了典型舰船有限元模型,运用大型有限元分析软件ABAQUS提供的声固耦合方法,对船体结构在爆炸载荷作用下的冲击响应进行仿真。依据数值仿真结果,分析船体结构薄弱环节,并将这些薄弱环节作为重点测量部位,结合工程实践和海上试验经验,在准确测量结构毁伤的基础上,合理布设传感器测点,研究设计了水下爆炸作用下船体结构毁伤测点布设方法。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验测试结果吻合良好,该毁伤测点布设方法设计合理。     

圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动力仿真分析

圆柱壳是船舶、潜艇和海洋工程结构物的重要组成部分,研究其在水下爆炸载荷作用下的响应对提高结构物的使用周期有着重要的作用.利用LS-DYNA动力有限元程序对张效慈等人做的深水爆炸水动压力场对潜体结构的动态响应试验进行数值模拟.分析了不同材料圆柱壳和不同参数复合材料圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性.计算结果表明,复合材料比钢、铜、铝合金金属材料的抗冲击性好,弹性模量小的复合材料的抗冲击性好.方法可以简单快速的计算圆柱壳的抗冲击性,为舰船的设计提供参考.     

水下爆炸载荷作用下加筋板的动态响应分析

利用Abaqus计算不同水下爆炸载荷作用下加筋板的动态响应,并与RAMAJEYATHILAGAM得出的试验值进行对比,以保证计算分析过程的正确性.计算得到的位移-时间历程曲线可以为加筋板的优化设计提供参考,从而提高其水下爆炸的抗爆能力.     

抗冲击性能要求下一种新型夹心板的设计研究

防护板在舰船上的应用非常广泛,它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用.文中利用薄壁圆管的吸能特性设计了离散型和紧密型圆管夹心板,使用大型非线性有限元软件MSC.Dytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型,并进行水下爆炸数值仿真计算,从板的吸能能力、加速度响应、变形量三个方面分析了两种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,仿真计算结果表明离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板.     

水下爆炸冲击载荷作用下舵的动态特性

利用Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)有限元方法求解爆炸冲击过程中的流固耦合问题:采用ALE算法描述流体和炸药模型,采用Lagrangain方法描述舵结构模型,不同介质间的界面采用接触罚函数耦合算法。应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA仿真模拟舵遭受TNT炸药爆炸冲击作用的全过程,得到舵的应力云图、位移云图,典型位置压力时间历程,加速度时间曲线等冲击响应。计算结果表明:利用A L E方法可以预估舵在水下爆炸冲击载荷作用下的损伤情况,为舵的抗冲击设计提供依据。     

大型军辅船抗空爆结构毁伤特性数值研究

选取现代典型反舰武器和大型军辅船作为研究对象,利用LS-DYNA对典型上层结构在空中攻击武器接触爆炸作用下的毁伤效果进行了数值试验分析,试验结果表明:采用的数值试验方法具有较高的精度,满足工程应用要求;船体上层建筑近炸药结构在空爆载荷作用下直接产生破口和大面积塑性变形,且区域大致呈圆形;近炸药的甲板结构破坏形式与距离爆源稍远的位置处破坏形式不同;船艏舯艉工况毁伤效果相差较大,这与结构形式密不可分。     

船舶碰撞同步损伤过程研究

一、前言 船舶碰撞是船体结构在很短的时间内,在巨大冲击载荷作用下的一种复杂的非线性动态响应过程.一般来说,碰撞至少涉及一艘被撞船和一个碰撞物体,或者两艘船舶.根据被撞船中心线与碰撞船或物体速度矢量的相对位置,碰撞分为正碰和斜碰,而结构响应与相对位置有很大的关系.     

水下爆炸作用下轻型鱼雷冲击响应数值仿真

轻型鱼雷受水下爆炸作用的冲击响应对鱼雷设计具有重要意义;利用ABAQUS软件验证了材料动态失效对圆桶结构水下爆炸数值仿真的影响,并对美制MK44型鱼雷受深水炸弹攻击下的冲击响应进行仿真计算,给出了两种失效准则下的安全距离和破坏模式;结果表明,考虑材料动态失效时应使用水为主耦合面的公式进行计算,结构变形响应取决于加筋方式;研究可为可对轻型鱼雷的设计和考核提供参考。     

水下爆炸对船板冲击作用仿真

根据DAA1近似建立了一种简单实用的用于分析船板水下冲击响应模型。模型基于流-固作用原理，在不考虑结构低频响应的情况下，得到了可直接作用于结构湿面的总的压力载荷表达式。利用有限元代码LS—DYNA的用户定义的分布载荷子程序实现了这一方法。该方法适用于求解在早期冲击波作用下，结构的高频响应和局部变形。采用该方法对水下冲击波对船板和加筋船板(气背条件)的作用进行了仿真计算。计算机模拟结果表明采用该方法，在保证较高精度的前提下可以大大地降低CPU时间，提高仿真计算效率。     

Rapid generation of the piping model having the relationship with a hull structure in shipbuilding

At the initial stage of ship design, a hull structural model, that is, 3D CAD model of a hull structure is not generated by the existing shipbuilding CAD system because it is time-consuming and requires much effort. As a result, a designer is generating a piping model, that is, 3D CAD model of the pipes in the hull structure, independently of the hull structural model at the detailed design stage. The designer must manually modify the piping model whenever the hull structural model changes. To lighten the burden imposed on the designer, a generation method of the piping model based on the hull structural model is developed in this study. The applicability of the developed method is demonstrated by applying it to a deadweight 300,000 ton VLCC (Very Large Crude Oil Carrier). The result shows that the developed method can quickly generate the piping model having the relationship with the hull structure in early time.     

基于凸包特征的细分曲面求交研究

主要针对具有凸包特征的细分曲面提出了一种有效的求交的方法,该方法适用于任意具有凸包特征的细分曲面中.该方法主要是利用二部图跟踪两个细分曲面中可能相交的面.在应用二部图的基础上,选择半边数据结构,应用轴向包围盒法进行相交检测,使得具有凸包特征的细分曲面的求交得以实现.     

Improvement of ship design practice using a 3D CAD model of a hull structure

At the initial stage of ship design, a hull structural model, that is, a 3D CAD model of a hull structure is not generated by the existing shipbuilding CAD system because it is time-consuming and requires much effort. Without the hull structural model, a designer must manually calculate the production material information of a building block by using 2D drawings, parent ship data, and design experiences at the initial planning and scheduling stages. At the initial stage of hull structural analysis, the designer manually generates a structural analysis model, that is, a finite element model of the hull structure. Moreover, the piping model, that is a 3D CAD model of the pipes in the hull structure, is generated independently of the hull structural model at the detailed design stage. To lighten the burden imposed on the designer, we developed an initial hull structural modeling system in our previous study. Using this system, a designer can rapidly and easily generate the hull structural model at the initial stage of design. In this study, the generation methods of the production material information of a building block, the structural analysis model, and the piping model based on the hull structural model are developed. The applicability of the developed methods are demonstrated by applying them to a deadweight 300,000 ton very large crude oil carrier (VLCC). The results show that the developed methods can quickly generate the corresponding information or models at the initial design stage.     

船体遥控清污器方案研究

为了延长船舶的使用寿命,保证船舶航行的安全和高效,开展船舶水下清污作业的研究,提高水下清污作业的效率和自动化水平具有重要意义。本文介绍了一种新型的用于船体表面清污作业的水下船体遥控清污器的总体技术方案和工作原理,并提出了机械本体、控制系统和清刷作业装置三部分的设计方案分析。该船体遥控清污器具有操作简单,清污效率高等优点。     

平面海量散乱点集凸壳算法

凸壳作为计算几何的一种基本的结构,对GIS的数据分析有着重要作用。在分析传统的凸壳算法的基础上,提出新的凸壳算法,即金字塔算法。同时采用3种快速算法提高执行效率。通过大量实验数据对比说明,算法对求平面海量散乱点集的凸壳非常有效,点集为10^7数量级的执行时间在主频为2．00GHz计算机上仅为3s～4s。     

近水面水下爆炸作用下舰艇结构损伤数值仿真

在MSC Dytran中,通过远场加载方法,对水下冲击波在自由水面的反射效应及对舰艇结构的损伤进行数值仿真研究,得到比较理想的计算结果. 通过与模型试验结果的比较验证该方法的可靠性.     

An initial hull structural modeling system for computer-aided process planning in shipbuilding

At the initial stage of ship design, it is difficult for designers to define all design information of a hull structure on 2D drawings. Thus, other designers must undertake the arduous task of translating such information to generate a 3D CAD model of the hull structure which is required at the following design stage such as the initial process planning stage. Since this task needs much time and effort, the 3D CAD model is not being generated at the initial design stage. For solving this problem, an initial hull structural modeling system is developed in this study. The applicability of the developed system is demonstrated by applying it to a deadweight 300,000 ton VLCC (Very Large Crude oil Carrier). The results show that the developed system can quickly generate the 3D CAD model of the hull structure and accurately extract the production material information for computer-aided process planning at the initial design stage.