某型舰船水下爆炸冲击波载荷作用下结构动态响应数值仿真研究

为保证舰船安全性,提高舰船生命力,舰船在水下爆炸冲击波载荷作用下动态响应,是船舶结构动力学研究的重要课题之一。采用MSC.DYTRAN有限元程序,运用数值仿真技术研究了某型水面舰船在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应。分别从结构变形损伤、应力应变响应、变形能吸收和冲击环境等几个方面研究了舰船结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的响应特性。     

水下爆炸气泡对舰船冲击环境的影响

[目的]为了优化舰船冲击环境预报载荷体系及研究气泡脉动压力对舰船冲击环境的影响,[方法]基于ABAQUS有限元分析软件,采用声固耦合方法模拟某舰水下非接触爆炸特性,通过与现有文献实验数据的对比验证该方法的有效性。在此基础上,针对水下爆炸气泡脉动压力进行冲击环境特性的研究。[结果]结果表明:气泡脉动压力对舰船低频响应有放大作用,垂向冲击谱值的影响要大于其他2个方向;上层甲板受气泡脉动的影响仍然较大,验证了甲板低频响应的衰减规律;对水下爆炸实验和冲击环境进行预报时,计算时间选取为1.5倍气泡一次脉动周期才可得到较准确的冲击环境数据,以此来验证海军标的准确性。[结论]研究结果有利于优化舰船冲击环境预报流程中各参数的选取,并可用于指导舰船冲击环境的预报。     

某型舰船水下爆炸冲击波载荷作用下结构动态响应数值仿真研究

为了保证舰船安全性,提高舰船生命力,舰船在水下爆炸冲击波载荷作用下动态响应是船舶结构动力学研究的重要课题之一.文中采用数值仿真技术研究了某型水面舰船在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应.分别从结构变形损伤、变形能吸收和冲击环境等几个方面研究了舰船结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的响应特性.     

水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤评估

由于水下爆炸和舰船结构动态响应的复杂性,水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤研究主要来自于对试验现象或试验数据的分析。传统对水下爆炸作用下舰船结构损伤研究的理论分析和计算过程主要考虑水下爆炸冲击波和2次压力波。本文提出了气泡脉动对舰船结构的冲击,明确了气泡脉动对舰船结构损伤的关系;在综合研究水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤模型基础上,建立了舰船结构的损伤等级,确定了等级评估标准;举例与模拟试验情况下舰船结构损伤情况进行对比,结果基本吻合。     

水下非接触爆炸舰船动响应数值模拟

对舰船在水下非接触爆炸载荷下动态响应的研究有助于深入了解舰船失效规律和损伤机理,为舰船损伤分析与技术保障系统的建立提供良好的数据与技术支撑。本文基于视景仿真和舰船损伤仿真系统研究的需要,选取Multigen Creator和TrueGrid混合的建模方法;通过在Ansys系统中整合、重新构网生成混合计算模型,有效提高了LS-DYNA进行数值计算的精度;最后,通过模拟船体在非接触爆炸下的冲击环境,对舰船的加速度响应状况进行了数值及机理的分析。     

舰船水下非接触爆炸响应的数值模拟

通过数值模拟研究舰船结构水下非接触爆炸载荷下的响应,以有限元方法建立有限水域中的整船结构的有限元模型,并应用声固耦合算法模拟整船的水下爆炸响应,得到结构的冲击加速度响应和冲击响应谱、瞬态应力／应变分布以及结构易于损坏的部位。     

水下非接触爆炸下船体爆炸弯矩简化计算方法

[目的]水下非接触爆炸冲击能引起船体强烈的总纵弯曲运动,威胁船体总纵强度。采用详细的有限元建模进行水下非接触爆炸计算虽然可以获得船体爆炸弯矩,进而计算船体水下非接触爆炸作用下的船体总纵强度,但该方法工作量较大且较为复杂。为此,[方法]提出一种基于梁模型的船体水下非接触爆炸弯矩简化计算方法,运用ABAQUS有限元软件,建立船体详细有限元模型和船体梁简化模型,并分别进行水下非接触爆炸工况下危险剖面的爆炸弯矩计算。[结果]计算结果表明,建立的船体梁简化模型不仅建模简单,而且爆炸弯矩计算精度良好。[结论]所得结果可为水下非接触爆炸下船体爆炸弯矩的快速估算提供参考。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明:在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明：在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

水下爆炸载荷作用下变截面结构中应力波的传播特性研究

随着科学技术的发展,越来越多的学者关注水下爆炸对舰船结构的毁伤特性研究。应力波作为结构载荷和能量传递的形式,对于认识结构系统的冲击响应特性至关重要。但是,关于水下爆炸载荷作用下船体板架类变截面结构中应力波的传播特性目前仍认识不足。本文将基于应力波理论,借助有限元法研究在冲击载荷作用下变截面杆和舷侧外板中弹性波的传播特性。首先,结合应力波理论,基于耦合的欧拉-拉格朗日法(CEL)和欧拉体积分数法研究在水下爆炸冲击载荷作用下变截面杆中弹性波的传播特性,对数值研究方法的精度进行验证;然后研究舷侧外板在受到水下爆炸冲击载荷作用下结构中弹性波的传播特性,并且利用冲击响应谱分析方法研究结构的响应规律,为后续研究复杂舰船结构的冲击响应规律提供参考。     

新型气液耦合冲击耗能器的冲击响应特性研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的耗能元件,吸收大量的冲击能量。基于将传统的隔振抗冲元件和新型耗能装置相结合的思想,设计了一种非线性抗冲击系统,在此基础上建立了气液耦合冲击耗能器的数学模型,并对其各参数(运动传递比和气腔有效横截面积)对抗冲击性能(绝对加速度幅值和相对位移幅值)的影响进行了仿真试验分析。研究表明,与线性隔离系统相比,冲击耗能器能够耗散部分冲击能量,提升系统的抗冲击能力;冲击耗能器的参数影响分析为新型耗能器的设计和开发提供了可行的理论依据。     

水下爆炸荷载作用下水面舰船设备冲击环境预报方法研究

利用MSC.DYTRAN有限元软件,采用冲击谱的描述方法,以舰艇结构加速度响应作为输入,对大型舰船设备在水下爆炸荷载作用下的冲击环境进行数值仿真。在分析该类型舰船设备冲击环境特点的基础上,通过对不同爆炸冲击因子作用下数值仿真结果的对比分析,归纳出爆炸冲击因子与设备冲击环境关系,并给出水面舰船设备冲击环境的预报公式。该预报公式计算结果与采用有限元方法得到的数值计算结果吻合良好。     

舰艇总体抗冲击设计分析

抗冲击能力是舰艇生命力的重要组成部分。强化舰艇的抗冲击能力,不仅能提高舰艇的抗打击能力,还能提高舰艇的生命力和战斗力。文中介绍了舰艇抗冲击设计的基本原则、流程、抗冲击建造工艺要求和需注意的有关问题,为后期的相关设计研究提供参考。     

柴油机抗冲击性能仿真

利用MSC.ADAMS软件建立TBD234V6柴油机发电机组的数字化虚拟平台,对柴油机的4个机脚进行柔性化建模,按德国BV043/85的冲击标准进行虚拟冲击,得出机脚的抗冲击极限,对实际机组进行锤击试验,对比仿真结果,提出模型的不足和改进方向。     

双波冲击机在减振器冲击试验中应用的可行性分析

简单介绍了冲击试验机的发展概况,重点讨论了双波冲击机的优越性及其在橡胶减振器等船舶设备冲击试验中应用的可行性。利用现有双波冲击机中正波和负波发生系统的数学模型,数值仿真了冲击机的输出波形特征。分析了双波冲击机的试验条件,计算了冲击机在空载工况下的冲击响应谱。仿真结果表明,双波冲击机的冲击响应谱在允许误差范围内,冲击机输出波形符合标准,可以用于冲击试验。     

冲击响应谱在冲击试验中的应用研究

传统的冲击试验一般以标准的脉冲波形作为冲击输入，而未考虑结构对冲击的响应，因此缺乏对冲击环境模拟的真实性。本文介绍了，以冲击响应谱等效方法进行冲击试验的技术途径，阐述了冲击响应谱的基本概念、计算模型及其在冲击试验中的具体应用方法。     

舰船机械设备冲击隔离技术研究进展

本文回顾了舰船设备冲击隔离技术的研究历史,综述了该领域的研究现状,主要包括理论分析方法和试验研究方法,如经验公式方法、动力分析方法、有限元方法、冲击响应谱(SRS)法、动力设计分析方法(DDAM)、冲击隔离优化设计等.     

舰船设备冲击响应计算方法等效性研究

DDAM法和时域模拟法是舰船设备抗冲击性能设计与评估的主要计算方法,两种方法冲击输入载荷条件的等效性和预报结果的等效性直接影响其适用范围.对舰用设备在水下爆炸作用下的冲击环境描述的系统分析,提出了频域计算方法和时域计算方法所要求冲击输入载荷的等效条件.利用算例比较了等效冲击输入下舰用设备冲击响应计算结果的差异,通过定量分析明确了不同计算方法在舰船设备抗冲击性能分析中的适用阶段和范围,为舰船设备抗冲击设计和评估提供参考.     

钛合金导流罩结构抗冲击计算

导流罩结构作为舰艇结构重要的首部结构形式,其在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能不容忽视。为研究导流罩结构的抗冲击性能,以某船钛合金导流罩结构为研究对象,应用大型有限元计算软件ABAQUS,建立有限元模型,采用声固耦合法进行水下爆炸数值仿真计算。通过模拟导流罩结构在船上的安装边界条件,设定水下非接触爆炸冲击工况,计算得到了导流罩结构在爆炸冲击载荷作用下的等效塑性应变、位移、加速度等动态响应,并给出了基阵安装位置的频率特性和冲击环境。研究表明,导流罩底部外板为导流罩结构的危险区域,导流罩基阵安装位置处的响应以中低频段为主。     

深井抗振仪器减振腔的减振仿真设计

深井抗振仪器工作在井下2000~4500m,工作时须承受聚能弹的爆破冲击,因此有效的抗振设计是实现该仪器在恶劣条件下工作的关键。减振腔是抗振仪器的3个减振环节之一,其动力学模型及其特征参数都比较复杂。在减振腔动力学简化模型的基础上,建立减振腔的4层动力学微分方程组,输入各层的等效虎克系数和等效阻尼,采用MATLAB软件对动力学微分方程组的仿真计算,来准确表达系统的输出响应特性。在清华大学力学实验室对减振腔进行了多组冲击载荷实验,试验结果与仿真输出基本一致,证明模型的建立和特征参数设计的正确性。