舰壳声纳声场特性的数值模拟

针对某舰壳声纳和导流罩,运用有限元分析计算软件和声学分析软件,对缩比1∶4模型罩建立了在内部声源定向发射时辐射声场的计算模型,计算了某频率下声源定向发射时的声场指向性.与在消声水池中所做1∶4模型罩的相关试验结果进行了比较,说明所建立的计算模型是合理的.计算结果表明了舰壳声纳的远场声特性良好.     

玻璃钢球鼻首导流罩结构设计

介绍了玻璃钢球鼻首导流罩的结构设计方案流程,重点探讨了球鼻首构架形式设计,并利用MSC-Nastran大型有限元分析软件对导流罩强度和稳定性进行校核计算。结果表明:该方案可以满足声纳导流罩的强度和声学性能要求,为以后进行玻璃钢球鼻首导流罩的设计提供参考。     

舰壳声纳声场特性的数值模拟

针对某舰壳声纳和导流罩，运用有限元分析计算软件和声学分析软件，对缩比1：4模型罩建立了在内部声源定向发射时辐射声场的计算模型，计算了某频率下声源定向发射时的声场指向性。与在消声水池中所做1：4模型罩的相关试验结果进行了比较，说明所建立的计算模型是合理的。计算结果表明了舰壳声纳的远场声特性良好。     

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。     

船舶球鼻首声呐导流罩连接结构设计及模型试验

提出了船舶球鼻首导流罩玻璃钢壳体与船体结构之间的两种新型连接结构－－纤维桩结构和柔性密封螺钉连接结构，即：在钢构架与玻璃钢壳体之间采用纤维桩连接结构，玻璃钢壳体边界与船体搭接板之间采用加橡胶柔性密封的螺钉连接结构。导流罩的局部小模型和1：1局部大模型试验证明，该连接结构能保证导流罩具有足够的强度和水密性，其性能优于现有螺钉连接结构，适合于装船使用。同时，利用MSC／Nastran大型有限元分析软件对1：1局部大模型进行了数值计算分析。根据试验和有限元计算结果，得出在采用纤维桩结构连接后，玻璃钢壳体的应力和变形规律，并提出了玻璃钢导流罩壳体强度衡准。依据该衡准，通过数值模拟分析，对整体玻璃钢导流罩的纤维桩布置方式进行设计，以求用尽量小的纤维桩数目来满足强度要求，最终得出了非均匀布置的布桩方案。     

错层式钛合金球鼻首导流罩结构形式研究

针对有特殊声学要求的球鼻首导流罩,为满足其透声要求,提出错层式钛合金球鼻首导流罩的结构形式。首先提出了基本结构形式,分析了这种结构形式下连接结构的水密性、结构方案的经济性。运用有限元计算方法对结构强度进行了校核,并对声学性能进行了分析。研究表明：这一结构形式能够满足声呐特殊的工作要求,且结构设计可行。     

舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。     

复合材料导管导流罩渐进失效分析

基于连续损伤力学（Continuum Damage Mechanics,CDM）理论对复合材料导管导流罩进行渐进失效分析,结合刚度降级方法从材料失效角度对导流罩结构极限承载能力和失效演变情况进行研究。利用APDL参数化语言编写程序建立复合材料导管导流罩有限元模型,应用多帧重启动及弧长法实现分析过程。根据Tsai-Wu失效准则判断复合材料损伤及损伤原因,并对失效单元进行连续记录。结果表明：复合材料导流罩结构最先出现基体开裂失效模式,此时少量破坏对导流罩整体结构性能影响较小;随着载荷继续增加出现纤维断裂失效模式;在纤维断裂大规模出现时,载荷位移非线性关系逐渐明显,结构性能急剧下降;整个过程几乎没有出现界面剪切失效情况。根据结构载荷位移曲线和失效单元数目变化情况,导流罩承载时的Tsai-Wu失效因子作为复合材料导管导流罩的强度校核指标具有理论和实际意义。     

基于CFD的非接触挖沟机喷冲能力的研究与应用

随着海底输油输水软管的的逐渐增多,与常规硬质海管相比,急需非接触挖沟机进行后挖沟作业,保护软管。运用Fluent软件对四种不同的非接触挖沟机导流罩进行分析,验证非接触挖沟机在南海作业的可行性。通过钻井点地质资料、后挖沟声呐截图、浅剖后调查三种方式对非接触挖沟机破土能力进行校核。实践表明,非接触挖沟机导流罩直管段长0.825m,缩颈高度0.2m,缩口直径0.6m的条件下,使用动力定位船具备50KPa土壤剪切强度条件下1.5m埋深的要求。     

基于降低航行阻力的声呐导流罩外形优化

导流罩突出于主船体的底部或首部之外,可以明显降低水流对声呐探测性能的影响,但在一定程度上增大了航行阻力。本文通过数值方法研究某Ⅰ型船加装导流罩前后航行阻力的变化及导流罩对船速的影响。研究表明,加装导流罩后船底的最大压力和船的航行阻力有所增大,但由于导流罩的排水体积与整个船舶的排水体积相比要小得多,因此加装导流罩对船速影响不明显。为优化导流罩的外形结构和进一步降低航行阻力,提出了4种导流罩外形模型并对其流体动力学性能进行分析。对比结果表明,导流罩外形结构为头部流线型、尾部半圆型的综合性能最佳。     

结构型式对双层壳声辐射特性影响研究

基于有限元及边界元法，运用有限元计算软件ANSYS和声学软件SYSNOISE，通过对圆柱壳体结构形式（耐压壳板的厚度、肋骨的布置）的改变，分析了结构形式对水下结构辐射噪声的影响，找到了结构型式改变对其结构辐射噪声的影响规律。同时研究了圆柱壳不圆度对结构振动和声辐射的影响，结果表明圆柱壳不圆度的存在，一定程度上加强了水下结构的振动，且壳体截面的不圆度越大，结构的辐射声功率越大。这对降低水下航行体的噪声具有重要研究价值。     

基于IBEM的水下双层圆柱壳声振性能研究

提出了一种基于间接边界元法的快速预报复杂双层壳水下振动及声辐射性能的数值计算方法.本文先是用间接边界元方法研究了单层圆柱壳的振动及声辐射,并与解析法及目前常用的数值算法结构有限元耦合结构有限元,与结构有限元耦合直接边界元方法进行对比验证了间接边界元方法的正确性,进一步推广到双层圆柱壳,并与解析法及试验进行了对照,说明了...     

Numerical investigation of transmission of low frequency sound through a smooth air-water interface

It is the traditional belief that sound transmission from water to the air is very weak due to a large contrast between air and water impedances. Recently, the enhanced sound transmission and anomalous transparency of air-water interface have been introduced. Anomalous transparency of air-water interface states that the sound generated by a submerged shallow depth monopole point source localized at depths less than 1/10 sound wavelength, can be transmitted into the air with omni-directional pattern. The generated sound has 35 times higher power compared to the classical ray theory prediction. In this paper, sound transmission through air-water interface for a localized underwater shallow depth source is examined. To accomplish this, two-phase coupled Helmholtz wave equations in two-phase media of air-water are solved by the commercial finite element based COMSOL Multiphysics software. Ratios of pressure amplitudes of different sound sources in two different underwater and air coordinates are computed and analyzed against non-dimensional ratio of the source depth (D) to the sound wavelength (λ). The obtained results are compared with the experimental data and good agreement is displayed.     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.     

ANSYS的建模方法和网格划分

随着计算机硬件升级更新速度的不断加决,有限元技术得到空前的发展,越来越多地应用于各个领域。而ANSYS软件具有建模简单,快速,方便的特点,因而成为大型通用有限元软件的代表。对有限元作了一个总体的介绍,简要叙述了ANSYS软件的主要特点,着重介绍了ANSYS软件的建模方法,并结合自己的实践经验谈了ANSYS软件的网格划分技巧。     

有限元程序生成系统及其在工程中的应用

本文介绍了一个全新的有限元软件--有限元程序生成系统(FEPG)的设计方法和程序结构.有限元程序生成系统可以根据通用的数学原理和有限元素法规则,采用部件化和人工智能的方法,像推导数学公式那样利用计算机自动生成有限元程序.有限元程序生成系统突破了现有的有限元软件仅仅适用于某一特定领域研究的限制,适应于所有需用有限元方法求解的微分方程.目前,有限元程序生成系统已经应用于超导、电磁场、石油勘探、结构工程、交通、水利、船舶力学、液固耦合及流体力学等方面的研究.     

Finite Element Simplified Fatigue Analysis Method for a Non-tubular Joint of an Offshore Jacket Platform

This paper proposes the finite element simplified fatigue analysis method for fatigue evaluation of the composite non-tubular joint structure of an offshore jacket subjected to wave loads. The skirt pile sleeve of the offshore jacket, which had been in service, was taken as an example of the non-tubular joint structure. SACS software was used for global analysis of multi-directional wave loads for the jacket platform, and ALGOR software was used to build a finite element model, perform finite element analys...     

大型矿砂船货舱段结构强度的有限元分析

大型矿砂船(VLOC)具有船体尺度大、载荷高等特点,对高应力区可能产生应力集中的重要结构构件、节点必须进行三维有限元强度计算分析。以250000 DWT大型矿砂船为研究对象,采用通用软件MSC/PATRAN建立舱段结构有限元模型,按照ABS船级社规范,使用SAFEHULL软件,实现了舱段结构强度的有限元计算分析,对货舱段主要构件进行了直接强度评估,保证了大型矿砂船船体结构的强度安全。     

焊接残余应力对环肋圆柱壳水下声辐射影响研究

文章重点研究了焊接残余应力对环肋圆柱壳水下声辐射的影响。通过运用热弹塑性有限元法数值模拟环肋圆柱壳对接焊接过程,得到厚板环形焊缝的三维残余应力场和应变场,然后对含有残余应力的环肋圆柱壳动力特性进行研究,并运用有限元法和边界元法分析了低频激励下其水下声辐射的特点。研究结果表明焊接残余应力对环肋圆柱壳声辐射有较明显的影响,不仅使声辐射功率曲线和外场声压曲线向低频移动,而且使在大部分激励频率上含有焊接残余应力结构的声辐射功率和外场声压均大于无焊接残余应力结构。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构水下声辐射控制研究(英文)

对水下结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行了深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做了定性的分析,给出了声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行了辐射声场控制的定量计算.通过计算比较可以看出,基于声振耦合理论的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,优于基于振动模态应变贴片理论控制方法所得到的控制效果,可以用来进行流体加载板结构声辐射控制的设计和预测.