基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值.     

均匀流场中串列双圆柱水动力特性的数值实验研究

采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及St数随Re数的变化趋势.稳态力及St数的数值计算结果与实验结果吻合较好.     

球面艏端隔壁结构焊接变形研究

水下航行体球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形是关系到水下航行体安全的重要因素之一.为了保证焊接构件的可靠性,准确推断水下航行体球面艏端隔壁构件焊接过程中的变形特征,有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形进行数值实验分析.基于ANSYS软件编写了焊接计算程序,采用该程序对平板结构的焊接过程进行模拟,并将数值实验结果和物理实验结果进行了对比.在此基础上提出了适用于厚壁结构焊接变形预测的固有应变弹塑性有限元方法,并采用该方法对水下航行体球面艏端隔壁结构的焊接工艺进行分析,得到了不同焊接工艺时球面艏端隔壁结构的焊接变形,通过多种焊接工艺的对比分析,在数值分析范围内,找到了水下航行体球面艏端隔壁结构的最佳焊接工艺.     

船用典型动力设备抗冲击性能评估研究

介绍了舰船设备抗冲击计算的动态设计计算法(DDAM)和时域模拟法,根据舰船动力机组各组成设备的结构特点,分别采用DDAM方法和时域加载法在频域和时域上对其进行抗冲击计算分析.计算分析结果表明,不同设备对冲击载荷的响应与设备本身的结构特点有关,且与冲击加载方向有很大关系.对于主汽轮机组和主减速齿轮装置,由于各个构件之间存在连接关系,螺栓、销钉及其连接结构的动态响应更为敏感.所得分析结论可以对开展舰船设备抗冲击计算分析以及新型舰船设备的抗冲击设计提供一定的参考.     

筒状桅杆结构强度与振动特性的计算与试验研究

以舰船筒型结构的全封闭型隐身桅杆为研究对象,利用SCADAIII数据采集器及CADA-X信号分析系统和相关设备对其进行强度与振动试验,用试验获得的数据与有限元计算的结果相比较,从而验证三维有限元法的可靠性。同时获得了一些关于这种复杂结构形式的桅杆在舰船不同纵(横)摇角、周期及桅杆压载情况下,结构强度有意义的研究成果,为隐身桅杆的设计提供参考。     

SMA摆动驱动器的响应速度分析及实验研究

根据SMA弹簧电热驱动原理,对SMA弹簧的响应速度进行了仿真和分析,并通过实验对一种用于水下仿生推进的SMA弹簧驱动器进行了研究。结果表明,驱动器的响应速度与驱动电流、冷却速度、预变形等有关。加大驱动电流、提高冷却速度可以提高驱动器的响应速度,这与仿真计算结果在趋势上基本一致。此外,驱动器的响应速度受到预变形量的影响,适当的预变形量可以提高驱动器的响应速度,但预变形不能过大,否则会产生不可回复变形。     

弹性结构入水砰击载荷特性三维数值模拟研究

依据双渐进法建立研究弹性结构入水砰击过程中弹性效应的数值方法。在弹性结构入水瞬态砰击过程中,自由液面速度势满足自由液面的非线性条件,并通过考虑结构运动非线性的伯努利方程将流体域控制方程与结构弹性动力响应方程耦合求解,计算结果与试验结果进行了比较分析。结果分析表明,流固耦合效应对弹性结构入水砰击载荷及结构弹性动力响应影响不可忽略。圆柱体倾斜入水过程中水平、垂向合力在头部入水和尾部入水时刻出现两个峰值;入水角度对船舶入水砰击安全性至关重要。     

水下爆炸冲击波载荷沿燃气轮机结构传递特征

为研究水下爆炸条件下冲击波载荷对燃气轮机结构的损伤特征,开展水下爆炸冲击波载荷沿燃气轮机主结构的传递规律研究,通过等效力学模型对燃气轮机进行载荷传递预报。针对燃气轮机传递路径上测得的有限元仿真加速度信号,使用经验模态分解法和与之对应的希尔伯特-黄变换对信号进行时频域分析和能量分布分析。分析结果表明：针对水下爆炸冲击波载荷,基于希尔伯特-黄变换及经验模态分解法可以得到冲击波载荷所包含的频率信息以及载荷强度等信息;沿燃气轮机传播路径的冲击波能量,随载荷传递距离的增加,高频能量占比有所降低,与燃气轮机的应力响应相对应;燃气轮机力学模型能够预测燃气轮机的载荷传递情况,该结果对燃气轮机抗冲击防护具有借鉴意义。     

舰船动力机组整体抗冲击数值试验研究

采用三角形变化历程对设备冲击输入谱进行简化,考虑设备抗冲隔离系统的影响,对舰船动力机组在时域上进行数值模拟.分别对舰船动力机组整体和主汽轮机组以及主减速齿轮装置进行冲击加载.通过对不同加载方式的对比分析发现,整体加载时主汽轮机组的动态响应要比主减速齿轮装置剧烈;无论是主汽轮机组还是主减速齿轮装置单独加载时,结构的动态响应都要比动力机组整体加载时剧烈;动力机组的抗冲隔离系统是一个整体,在整体加载工况下其抗冲隔离效果更为明显,可以更好地起到抗冲减振作用.     

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。