几种新型薄壁组合结构的轴向冲击吸能特性研究

金属薄壁管是一种有效的吸能结构,并且在吸能体系中得到了广泛应用.用非线性有限元方法研究了轴向冲击载荷作用下方形直壁管和锥壁管的吸能特性,基于提高结构的吸能能力的考虑提出了几种锥壁组合结构和具有引发机制的直壁组合结构.数值计算结果表明组合结构的吸能能力较之原始结构有显著提高.     

几种新型薄壁组合结构的轴向冲击吸能特性研究

金属薄壁管是一种有效的吸能结构，并且在吸能体系中得到了广泛应用。用非线性有限元方法研究了轴向冲击载荷作用下方形直壁管和锥壁管的吸能特性，基于提高结构的吸能能力的考虑提出了几种锥壁组合结构和具有引发机制的直壁组合结构。数值计算结果表明组合结构的吸能能力较之原始结构有显著提高。     

冲击毁伤载荷作用下新型舰船舱壁结构型式研究

本文对高速破片与冲击波载荷联合作用下典型舰船舱壁结构的动态响应过程进行数值模拟研究.基于结构吸能和破片平均剩余速度的评判标准,对比分析3种新型夹芯板双层舱壁(I型、X型、V型)抗冲击毁伤特性.研究结果表明,在相同高速破片与冲击波载荷联合作用下,破片穿透V型夹芯板双层舱壁结构的平均剩余速度最小,并且V型夹芯板结构吸能最多;3种新型夹芯板舱壁结构抗冲击性能均强于典型单层舱壁结构.     

冲击毁伤载荷作用下新型舰船舱壁结构型式研究

本文对高速破片与冲击波载荷联合作用下典型舰船舱壁结构的动态响应过程进行数值模拟研究。基于结构吸能和破片平均剩余速度的评判标准,对比分析3种新型夹芯板双层舱壁(I型、X型、V型)抗冲击毁伤特性。研究结果表明,在相同高速破片与冲击波载荷联合作用下,破片穿透V型夹芯板双层舱壁结构的平均剩余速度最小,并且V型夹芯板结构吸能最多;3种新型夹芯板舱壁结构抗冲击性能均强于典型单层舱壁结构。     

冲击载荷下舰船夹芯舱室结构动态响应及吸能特性

夹芯舱室结构已被用于国外舰船水下舷侧防护结构中,优化舰船水下舷侧防护结构对研究夹芯舱室结构的抗冲击性能具有重要意义。利用MSC.Dytran软件,研究冲击载荷作用下夹芯舱室结构的动态响应及吸能特性,分析前舱壁厚度hf、后舱壁厚度hb、弧形竖隔板厚度ha及其半径r这4个尺寸参数对夹芯舱室结构变形和吸能特性的影响,给出夹芯舱室结构前舱壁中心点挠度、后舱壁中心点挠度、前舱壁最大塑性应变、前舱壁变形能及芯层结构变形能的拟合公式。结果显示:当4个尺寸参数在一定范围内变化时,由拟合公式计算所得结果与仿真结果的相对误差在10%以内。所得结果可为夹芯舱室结构的设计提供参考。     

钢/玻璃钢组合结构对高速弹丸的抗侵彻特性

为探究钢与玻璃钢的组合结构形式对舰船舱壁复合装甲结构抗穿甲性能的影响,采用均质钢板前置和后置玻璃钢来分别模拟舰船舱壁外设及内设复合装甲结构,结合高速弹道冲击实验,分析、比较2种结构形式组合靶板的穿甲破坏模式和抗弹吸能能力。在此基础上,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA开展高速立方体弹丸侵彻组合靶板的数值模拟计算,分析组合靶板的侵彻过程,并与实验结果进行比较。结果表明,数值计算结果与实验结果较为吻合;2种组合靶板中复合装甲板的破坏模式均主要为钢板的剪切冲塞破坏和玻璃钢的纤维剪切断裂,后置组合靶板中玻璃钢背层伴随有纤维的拉伸破坏;前置组合靶板的抗弹吸能能力要稍大于后置组合靶板。     

超大型浮体结构碰撞损伤研究

基于LS-Dyna数值仿真软件,以双模块超大型浮体结构为研究对象,开展油轮与双模块超大型浮体结构发生碰撞的数值仿真分析.数值仿真中碰撞场景为邮轮撞击模块中部结构,材料模型采用线性强化弹塑性模型,并计人应变速率引起的材料强化,考虑碰撞发生时的接触及摩擦.通过本文的研究,获得了双模块超大型浮体结构变形及损伤规律,讨论了结构的吸能特性和运动规律等,可为超大型浮体结构的耐撞性设计提供参考.     

舰船新型冲击防护层的水下爆炸特性研究

利用结构变形的吸能原理和阻抗不匹配材料界面反射冲击波特性,设计了一种新型的冲击能吸收和防护结构,用来提高舰船的抗水下爆炸生命力.这种冲击防护层可以粘贴在舰船壳体的外表面.文中使用试验和数值计算的方法检验此冲击防护层的抗冲击特性.采用水下爆炸试验的方法得到舰船模型粘贴冲击防护层前后的加速度和应变,并通过试验确定数值计算的冲击波载荷.利用ABAQUS显示动力学模块分别建立与试验对应的数值模型,计算得到相应的动态响应值.试验和数值计算的结果表明冲击防护层具有显著的冲击隔离特性,同时数值计算与试验结果具有较好的一致性.     

垂直围壁对爆炸载荷作用下固支方板动力响应特性影响分析

采用数值仿真方法研究了垂直围壁对爆炸载荷作用下固支方板动力响应特性的影响.提出包含角的概念来反映围壁高度的变化.采用控制变量法对264组具有垂直围壁方板模型的动力响应进行了计算,分析了包含角、炸药质量、板厚、相对爆距等变量对方板所受爆炸冲量和中心点位移的影响.结果表明,垂直围壁会增大目标方板所受爆炸冲量,当围壁高度增大到一定程度后,爆炸冲量趋于一定值;无量纲冲量-I仅与包含角和相对爆距有关,并提出了相应经验公式.文中同时提出了一个考虑垂直围壁影响的中心点挠厚比计算公式,并对其适用范围进行了讨论.     

采用U型夹层板的船舶上层建筑设计及抗爆性能分析

由于结构抗爆性能的要求越来越高,传统的加筋板结构不能使船舶结构性能得到明显的提高,因此以典型船舶上层建筑为分析对象,针对上层建筑前端壁结构开展轻量化设计,利用U型夹层板代替普通加筋板,同时开展有限元数值仿真分析,讨论U型夹层板的抗爆性能。结果表明,爆炸载荷作用下,由U型夹层板构成的上层建筑前端壁结构在延伸区域的变形相对较小,主要变形位置由板架中部转移到板架顶部,吸能情况也得到改善。U型夹层板结构提高了舱室内部人员与设备的安全性,表现出优良的抗爆性能,将其应用于船舶上层建筑,对降低船舶重心、提高结构性能具有重要意义。     

超大型沉箱贮仓压力的数值模拟计算

通过ABAQUS有限元分析软件对一般沉箱和超大型沉箱的贮仓压力进行数值模拟,并对比分析数值模拟结果与按现行规范中贮仓压力公式的计算结果。经过对不同参数组计算结果的对比分析后发现:填料的内摩擦角、弹性模量、泊松比,以及填料与仓格边壁间的摩擦系数均是影响贮仓压力的主要参数。现行规范中的贮仓压力计算公式,仅考虑填料内摩擦角和填料与仓格边壁间摩擦系数的影响,而不考虑填料的弹性模量和泊松比影响的假设值得商榷。     

Characteristics of a bubble jet near a vertical wall

A numerical model of a coupled bubble jet and wall was built on the assumption of potential flow and calculated by the boundary integral method. A three-dimensional computing program was then developed. Starting with the basic phenomenon of the interaction between a bubble and a wall, the dynamics of bubbles near rigid walls were studied systematically with the program. Calculated results agreed well with experimental results. The relationship between the Bjerknes effect of a wall and characteristic parameters was then studied and the calculated results of various cases were compared and discussed with the Blake criterion based on the Kelvin-impulse theory. Our analyses show that the angle of the jet＇s direction and the pressure on the rigid wall have a close relationship with collapse force and the bubble＇s characteristic parameters. From this, the application range of Blake criterion can be determined. This paper aims to provide a basis for future research on the dynamics of bubbles near a wall.     

油船菱形耐撞结构研究

借鉴菱形抗爆抗冲击舷侧结构形式,进行系列数值仿真实例计算,对比分析菱形舷侧结构和传统形、Y形以及三明治夹层板舷侧结构的耐撞性,探讨菱形角度、高度和厚度对耐撞性的影响,仿真结果表明,菱形结构形式可以提高油船舷侧结构耐撞性,而且最佳尺度组合使其耐撞性最优,在此基础上得出最佳菱形角度和高度。     

码头沉箱变形的离心模型试验和数值分析

以某重力式码头沉箱结构为研究对象，进行了基于此码头的两种方案的离心模型试验，研究了不同条件下重力式码头的变形情况；利用非线性有限元程序ABAQUS，建立了挡土墙．砂垫层．地基体系固结问题的数值模型，然后分别以典型重力式码头的离心模型试验和工程原型为计算对象，以离心加速度增长和码头高度增长为加荷方式，对离心模型试验过程和码头的施工过程进行了数值模拟。综合对比了多种条件下码头和地基的变形情况，并探讨了地基土模量、淤积土的开挖深度对变形的影响，分析了施工过程中和竣工后的超静孔隙压水压力的变化和变形规律。     

弹性背腔穿孔管水消声器有限元分析

为提高穿孔管水消声器的消声性能,利用结构声耦合数值分析模型探究弹性壁与水介质的耦合作用对消声器传递损失的影响,分析弹性背腔腔壁的厚度和弹性模量以及采用弧形背腔时的弧形半径对消声性能的影响。数值分析研究结果表明:较刚性背腔条件下,弹性背腔穿孔管水消声器的低频吸声效果得到明显提高;减小弹性背腔壁的厚度和采用更小弹性模量的橡胶材料,或者采用较小半径的弧形弹性背腔可以降低弹性背腔穿孔管水消声器的吸声频率。同时,吸声效果也得到提高。     

基于强度折减法的镇压层对海堤稳定性的影响

镇压层对软土地基上海堤稳定性提升具有重要作用,但其宽度、厚度的选择大多凭经验公式以及极限平衡法进行选择和计算。基于强度折减法,利用ABAQUS有限元软件对镇压层的宽度、厚度与海堤安全系数之间关系进行研究。首先介绍强度折减法的基本原理,之后建立相关海堤模型。将镇压层宽度及厚度以线荷载宽度及大小的形式添加到模型中,以数值计算收敛与否作为评价标准计算得到安全系数以及潜在滑动面。从滑动面角度分析安全系数与镇压层宽度变化的原因。结果表明:海堤稳定性与镇压层宽厚及厚度成正比关系,且宽度超过一定值后,安全系数以及滑动面均不再发生改变。     

等壁厚钢管桩横向焊缝应力集中系数的数值模拟

大型海洋工程结构多常用钢管桩,在钢管桩的制作和安装过程中通常会产生环向对接焊缝,由管节偏位引起的环向焊缝应力集中现象是焊缝疲劳热点应力评估和焊缝疲劳安全分析的重要影响因素.通过实用近似分析方法,研究在轴向拉力和平面内弯矩单独作用下等壁厚对接焊缝应力集中间题,得出等壁厚拉弯构件对接焊缝应力集中系数的近似计算公式;根据对钢...     

基于映射声无限元法柱壳振动声辐射特性分析

基于径向形函数可任意变阶的映射声无限元法,对加筋双层圆柱壳的振动声辐射特性进行分析.取无限长圆柱壳体为研究对象,基于映射声无限元法,通过数值计算法对其辐射声场进行研究分析;并将其数值结果与解析解进行对比分析,结果显示二者吻合较好,验证了本文方法的可行性,同时发现此方法具有计算精度好、效率高等优点.在此研究基础上,基于映射变阶声无限元法,对加筋双层圆柱壳的内壳振动特性和远场声辐射特性进行分析,分别讨论内外壳厚度、型材尺寸和托板厚度对加筋双层圆柱壳内壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响,其分析结果表明,内壳厚度结构参数对其内表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响最明显.     

含损伤结构静力和动力特性的有限元分析

由于海洋特殊环境的影响,船舶与海洋结构物容易受到腐蚀和疲劳等影响,造成结构的局部刚度弱化损伤,本文探讨了船舶常用加筋板结构在不同刚度弱化情况下结构的静力和动力特性变化,并推导了加筋板结构在正交各向异性损伤情况下的有限元列式.对于正交各向异性损伤,采用Kachanov理论,引人了x和y两个方向的损伤系数,并将损伤而形成的各向异性材料的各力学参数通过损伤系数与各向同性材料各参数相关联.本文将损伤参数分为损伤位置、损伤程度和损伤面积三个方面,并分别分析了它们对结构应力、结构固有频率和模态形状的影响.结果表明损伤位置对结构模态和结构应力的分布影响显著,在损伤区域和损伤程度均较小的情况下,距离损伤区域较远部位的应力分布和振型状态均无明显变化.本文建立的方法可以应用到船舶与海洋结构受损强度分析中.     

深水网箱浮框系统的水动力研究

对深水网箱实际工况进行简化后,得到简化的浮框系统水动力模型。通过力学分析,推导出浮框模型的运动方程,以此编制数值模拟程序,可得到浮框模型在纵移、垂荡、纵摇的运动情况及迎流面、背流面系缆张力的大小,发现锚绳仰角偏大,对该现象提出解决方案。