水下非接触爆炸条件下舰船冲击环境测试相关技术研究

在舰船水下非接触爆炸试验中,设备的冲击环境测量是整个测量任务中的一项重要内容;现有冲击环境测量方法主要分为电测加速度计算冲击谱和簧片测量仪直接测量两种,但测量冲击加速度时存在零飘现象的影响、簧片测量仪测量频率范围狭窄且自动化程度太低;为此,研制了新型机械滤波器以减小零飘对冲击加速度测量的影响;开发了簧片测量仪的电测方法以提高效率;同时自行设计制造了数种冲击谱测量装置,通过多种测量结果的比较,提高了冲击环境测量结果的可靠性。     

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.     

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。     

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。     

航天器爆炸冲击环境模拟装置仿真研究

爆炸冲击环境对航天器具有较大的影响.摆锤式冲击试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好的手段.应用有限元理论,以显式有限元动力分析软件LS-DYNA和大型商用有限元软件ANSYS为工具对摆锤式冲击试验台进行仿真研究;得到了不同条件下的响应谱曲线,并进行了讨论研究,给出了响应板设计参数、试验台支撑条件和冲击脉冲对响应谱曲线的影响,模拟了满足几种典型冲击响应谱试验规范的响应谱曲线.得出了摆锤式冲击试验台可以较好的模拟爆炸冲击环境的结论.     

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。     

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。     

ANSYS环境中的舰船机舱区结构冲击动力学仿真

针对舰船机区域结构抗冲击这一复杂问题,应用有限元法进行分析计算仍然存在诸多困难。本文提出了一种基于ANSYS环境的动力学仿真计算的思路和方法,一方面解决了舰船有限元模型的有效简化问题,另一方面成功地消除了局部模态。从对某型舰机舱区域结构及设备的冲击仿真结果来看,该方法较为可靠。     

圆柱形建筑结构水下冲击分析模型仿真

研究圆柱形建筑结构水下冲击分析问题.在对水下圆柱形建筑结构冲击进行分析的过程中,由于受到水流、台风和波浪等不可抗因素的影响,利用传统的分析方法往往造成分析的数据失真,降低了分析数据的准确性.提出基于有限元分析算法的圆柱形建筑结构水下冲击分析方法.根据相关理论构建圆柱形建筑结构水下冲击分析模型,建立圆柱形建筑结构的表面承载方程,进行外稳定承载力计算,引入正则化长细比方法对模型进行求解,实现对圆柱形建筑结构水下冲击的有效分析.实验结果表明,利用改进算法进行圆柱形建筑结构水下冲击分析,可以提高分析的准确性,为水下建筑的稳定性评估提供数据支撑,具有极大的优越性.     

舰船火灾爆炸危险级别评估方法研究与仿真

研究舰船火灾爆炸危性评估问题,针对火灾的隐蔽性和突发性,根据火灾动力学原理以及火灾发展特点,提出一种Petri网的舰船火灾爆炸危险评估.首先按照火灾发生面积将火灾发展过程划分为4个阶段,以火灾成长概率和火灾发生后的过火面积为评价指标,然后采用概率Petri网对舰船火灾发生过程进行建模,最后对火灾危险等级进行评估.仿真结果表明,提出的模型可以对舰船火灾爆炸发生概率进行准确评估,评估结果可为舰船的防火设计、火灾监测及防火策略提供重要参考.     

水下爆炸压力传感器技术研究综述

压力是水下爆炸测量的重要参数,相应的传感器技术决定了整体压力测试水平的高低,因此有必要对水下爆炸压力传感器技术的应用及发展现状进行总体性的把握;首先从传感器敏感元件的选择、国内外在中远场、近场压力测量技术等方面概述了自由场压力传感器技术的发展现状,并指出了现在自由场压力测量中存在的一些问题;其次,论述了结构物表面压力测量技术的研究进展,总结了测试难点及对传感器性能要求,并对目前的测试现状进行了评述,指出了结构物表面压力测量传感器技术的发展方向;最后,对水下爆炸压力传感器技术进行了总结并提出了发展趋势。     

水下战场环境虚拟仿真系统

针对水下战场环境对海军武器装备战斗力的影响,研究并提出基于虚拟现实和可视化技术的水下战场环境虚拟仿真系统总体结构,建立系统仿真模型,以海洋环境主要特征参数和水声模型为基础,实现对海洋地理环境、水文环境以及水声环境的综合仿真和可视化分析,从而为水下战场环境的认知、模拟训练以及作战应用提供有效手段。     

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.     

水下视觉环境感知方法与技术

有效感知水下环境是水下机器人自主运动与作业的关键。本文首先对水下视觉环境感知的共性问题进行分析,总结了视觉退化和折射畸变两大共性问题对水下视觉成像产生的影响。其次,围绕如何应对上述挑战,分别从水下视觉恢复方法、水下3维视觉感知以及水下视野增强方法3个方面对国内外主流的水下视觉环境感知方法的研究现状展开综述。最后,对水下视觉环境感知的未来发展趋势进行展望,重点包括集群化视觉感知、多模态感知信息融合、仿生视觉感知等热点研究方向。     

水声通信网络信道仿真研究

根据海洋环境下水声信道的特性,提出一个面向水声通信网络信道的仿真框架,其中包括传播延迟、接收功率、背景噪声、干扰噪声、信噪比与误码率等若干模型,并以一个典型的水声网络仿真场景为例,给出了部分仿真试验结果.     

水下刚性壁装药爆炸气泡简化模型和数值仿真

为预测沉底装药水下爆炸产生气泡的最大半径和脉动周期,建立了水下刚性壁上的装药爆炸产生气泡的动力学模型.从Bernoulli方程和能量守恒两个角度推导出描述半球形气泡径向运动的流体动力学方程,通过能量法确定了方程的初始条件.对方程数值求解得到第一脉动周期内气泡半径和径向运动速度随时间变化的曲线.利用ANSYS-AUTODYN软件的高精度Euler-Godunov求解器和计算结果映射技术,建立了水下刚性壁上装药爆炸产生气泡运动的数值仿真模型.计算得到了气泡膨胀、收缩、上浮和脉动压力时程曲线及其几何形状变化规律.理论模型与仿真计算得到的气泡半径、脉动周期和径向运动速度均吻合,说明该理论模型满足工程所需精度要求.