针对不同锥角的潜艇加肋锥-环-锥结构强度和稳定性

为解决潜艇结构中2个不同锥角的圆锥壳相连接时结合处存在的应力集中问题,提出了加肋锥-环-锥这一新型结构形式。为得到锥-环-锥结构强度、稳定性随锥角的变化规律以及该结构适用的锥角范围,采用数值仿真方法得到了不同锥角的锥-环-锥结构的过渡段各典型应力、舱段整体弹性失稳压力和失稳模式。结果表明,各典型应力与锥角之间近似呈线性关系,环壳跨中处各典型应力对锥角变化最为敏感,锥壳段的纵向应力与两侧锥角的差值有关;随锥角的增加锥-环-锥结构的肋骨刚度较临界刚度下降较快,锥角变化可能会引起结构失稳模式的改变;相比于锥-环-柱结构,当柱壳侧的锥角在0°到10°的范围内变化时,锥-环-锥结构过渡区域的峰值应力和舱段整体弹性失稳压力和锥-环-柱结构相差不大。研究结果可为锥-环-锥结构设计提供参考。     

环壳过渡对潜艇锥-锥连接结构强度和稳定性的影响

[目的]为解决潜艇耐压结构中两个不同锥角的圆锥壳结合处的应力集中问题,提出一种锥-环-锥新型结构形式,并探讨该连接结构的影响、锥-环-锥结构的可行性和适用的锥角范围。[方法]运用ANSYS有限元软件建立系列不同锥角的加肋锥-环-锥与锥-锥结构模型,以得到上述2种不同锥角的结构过渡段的典型应力、舱段弹性稳定性情况。通过对比分析,得出环壳过渡对不同锥角下的锥-锥结构力学性能的影响规律。[结结果]结果表明,左、右锥壳锥角差值越大,通过环壳降低峰值应力的作用更大,当两侧锥角差值大小γ1-γ210°时,使用环壳过渡的作用较小;半径较大一侧锥角较小时,锥-环-锥与锥-锥结构的失稳发生在过渡段半径较小一侧的锥壳,而锥-环-锥结构的稳定性优于锥-锥结构;半径较大一侧锥角较大时,结构失稳发生在半径较大的锥壳,且锥-环-锥结构的稳定性与锥-锥结构一致。[结论]研究结果可为锥-锥连接结构的设计及物理试验提供参考。     

局部初始几何缺陷对凸型锥-环-柱结合壳应力影响的分析

分析锥-环-柱结合壳加工过程,确定初始几何缺陷要素。运用计算机仿真技术,分析不同工况下的初始几何缺陷对锥-环-柱结合壳典型部位应力的影响。研究结果表明:由初始几何缺陷引起的附加弯矩与初始几何缺陷幅值呈线性关系;环壳近柱壳侧跨端内表面纵向应力值较大,对初始几何缺陷较为敏感,随初始几何缺陷幅值的增大最先超过规范许用应力;肋骨初挠度、圆柱壳段、圆锥壳段壳板凹凸度同时存在时,对应力的不利影响较大。     

锥-环-柱结合壳的应力和稳定性

本文用解析法计算了受中面均布法向载荷作用的锥-环-柱结合壳中的应力值，并根据Trefftz准则计算了其失稳临界压力。计算结果说明，在总体几何尺寸与壳厚相同的情况下，锥-环-柱结合壳与锥-柱结合亮相比，过渡区的局部应力值显著减小，失稳临界压力提高。     

凹型加肋锥-环-柱结合壳强度的模型试验研究

为考察凹型加肋锥-环-柱结合壳的力学行为,设计制作了3个凹型加肋锥-柱/锥-环-柱结合壳系列精车模型,采用分区样条等参元方法对它们进行了应力计算.分别对3个模型进行了静水外压试验,测量其应力,计算应力与实测应力吻合较好.模型试验和计算结果表明,凹型加肋锥-环-柱结合壳能有效降低锥、柱壳结合部的应力峰值.通过对模型试验结果的分析,得出了一些对指导凹型加肋锥-环-柱结合壳结构设计有实用价值的结论.     

锥-环-柱结合壳和锥-柱结合壳应力的近似解

本文采用弹性基础梁地导出锥－柱结合壳和锥－环－柱结合壳的应力近似解，具有一定的精确度，便于工程设计应用。计算结果表明，锥－环－柱结合壳实现圆柱壳与圆锥壳的光顺连接，能有效降低结合壳过渡区的局部应力。     

加肋锥-环-柱结合壳应力峰值的计算方法

提出加肋锥-环-柱结合壳环壳块应力峰值的计算公式,并通过数值计算,拟合出公式中参数的计算曲线,为潜艇加肋锥-环-柱结合壳结构的初步设计提供方便快捷的计算方法。公式的计算结果与分区样条等参元方法的计算结果相对误差较小,可以在工程中应用。     

环-锥处折角对球-环-锥组合壳的影响

以球-环-锥组合壳体为研究对象,采用传递矩阵法建立其在均匀外压作用下结构状态向量的一阶微分方程组,并借助齐次扩容和精细积分对方程组进行求解.计算中为了研究环-锥连接处不同斜率差对结构受力特性的影响,给出了外凸型、平滑过渡型和外凹型3种结构型式的应力分布规律.计算结果表明,平滑过渡型结构具有最佳的承压能力,但是制造上往往只能保证球壳与环壳光滑过渡,而环-锥连接处应采用外凸型结构,且外凸角不宜过大.     

加肋凹型锥环柱破坏机理研究

采用Ansys有限元软件分析静水压力作用下加肋凹型锥环柱结合壳的受力特点;运用弧长法对其破坏过程进行仿真分析。通过分析锥、环、柱三部分各自位移最大点及环壳两端肋骨的载荷-应力和载荷-位移关系。对加肋凹型锥环柱结合壳的破坏模式和破坏机理进行研究,并对破坏过程中出现环壳中面应力在破坏前卸载和环壳两端肋骨的高应力的现象做出合理的解释。     

加肋凹型锥环柱破坏机理研究

采用Ansys有限元软件分析静水压力作用下加肋凹型锥环柱结合壳的受力特点;运用弧长法对其破坏过程进行仿真分析.通过分析锥、环、柱三部分各自位移最大点及环壳两端肋骨的载荷-应力和载荷-位移关系.对加肋凹型锥环柱结合壳的破坏模式和破坏机理进行研究,并对破坏过程中出现环壳中面应力在破坏前卸载和环壳两端肋骨的高应力的现象做出合理的解释.     

锥体海洋平台结构冰荷载的离散单元分析

在冰区油气开发中,锥体结构可以有效降低冰力,避免强烈的冰激振动,是目前渤海油气平台的主要结构形式。为研究海冰与锥体结构的相互作用过程,文章建立了适用于模拟海冰破碎特性的离散单元模型。该模型将海冰离散为若干个具有粘接-破碎功能的颗粒单元,并通过海冰弯曲试验确定了单元间的粘接强度;然后对海冰与锥体结构的作用过程进行了数值计算,获得了相应的动冰荷载及冰振响应;在此基础上讨论了不同锥角影响下冰荷载及结构振动响应的变化规律。结果表明,水平方向冰荷载及结构冰振响应随锥角的增加明显增加,而竖直方向冰荷载则显著降低。该离散单元模型还可进一步应用于不同类型抗冰结构的冰荷载分析,有助于解决冰区结构物的抗冰结构设计和冰致疲劳分析。     

Experimental research on spray and combustion characteristics of the third generation conical spray

A new generation conical spray system for conventional diesel engines or premixed combustion diesel engines is introduced. By means of oriented impingement method, flexible spray penetration in design is realized. High-speed photograph was used to investigate the spatial distribution characteristics of the new spray for cases of different impingement angles and needle valve opening pressures. The results show that, by applying spray impingement orientation, fuel jets spread along the cone surface as shape of sectors, so the dispersion of jets is increased obviously. Changing on impingement angle leads to variation of penetration, which is critical in homogeneous mixture preparation. Due to the flexibility of spray penetration in design, the spray impingement on liner is avoided in a great extent. The results also indicate that higher needle valve opening pressure results in longer penetration and larger spray angle after impingement. Combustion characteristics of the impinged conical spray were studied in the 1135 type diesel engine. The new impinged conical spray system work smoothly in full load range with better fuel economy and lower emissions of NOx and soot than the original test engine.     

静水压力下变厚度圆柱(锥)壳结构强度分析

文章将变厚度圆柱(锥)壳简化为轴对称的二节点单元,根据平衡方法推导了该结构的单元刚度阵与载荷阵,建立了求解静水压力下变厚度圆柱(锥)壳结构强度的解析单元法(AEM)。利用该方法对一个简单的变厚度锥柱接合壳算例进行了计算并与有限元方法的计算结果进行了比较。研究表明,文中提出的AEM法可以对静水压力下变厚度锥壳结构强度进行准确分析。该方法可以推广到各种轴对称压力作用下的变厚度圆柱(锥)壳结构强度分析。     

层合圆锥壳的声辐射

为了研究流体载荷作用下正交铺设层合圆锥壳的声辐射,详细研究了一个锥壳的声辐射理论模型。通过把层合圆锥壳划分为许多小段圆柱,处理作用在锥壳上的重质流体载荷。然而,锥壳的位移场仍然由单个锥壳的运动方程描述。锥壳的位移利用波传播法和Galerkin法求解。锥壳的远场声辐射利用两端带无限障板的全部圆柱段的声辐射相叠加。声压在波数域表示。研究了层合锥壳的结构声辐射特性。     

基于监测的宽窄抗冰锥体结构判据分析（英文）

Ice-induced structural vibration generally decreases with an increase in structural width at the waterline. Definitions of wide/narrow ice-resistant conical structures, according to ice-induced vibration, are directly related to structure width, sea ice parameters, and clearing modes of broken ice. This paper proposes three clearing modes for broken ice acting on conical structures: complete clearing, temporary ice pile up, and ice pile up. In this paper, sea ice clearing modes and the formation requirements of dynamic ice force are analyzed to explore criteria determining wide/narrow ice-resistant conical structures. According to the direct measurement data of typical prototype structures, quantitative criteria of the ratio of a cone width at waterline(D) to sea ice thickness(h) is proposed. If the ratio is less than 30(narrow conical structure), broken ice is completely cleared and a dynamic ice force is produced; however, if the ratio is larger than 50(wide conical structure), the front stacking of broken ice or dynamic ice force will not occur.     

Vibration characteristics analysis of ring-stiffened conical shells based on power series method北大核心CSCD

[目的]旨在利用解析法求解环肋圆锥壳的振动方程,对环肋圆锥壳的振动特性进行理论研究。[方法]首先,对圆锥壳分段处理,将圆锥壳沿母线方向、环向和法向的位移分别写成幂级数解的形式,并推导出幂级数项前系数的递推关系式;然后,采用梁模型模拟不同环肋数对圆锥壳振动响应特性的影响;接着,将圆锥壳分段及其环肋边界条件、位移和内力矩阵进行组装求解,得到在外部简谐力激励下圆锥壳的振动响应特性,并将所得结果与ANSYS有限元数值方法的计算结果进行对比,验证所提计算方法的有效性。最后,运用所提理论方法进行环肋圆锥壳的振动特性分析。[结果]结果显示,圆锥壳安装的环肋可明显抑制圆锥壳的振动,具体表现为响应幅值降低、固有频率升高,且在相同频段内共振峰数量减小;增大壳体厚度会引起壳体振动响应幅值降低以及固有频率升高;此外,增大半锥角、轴线长度和环肋数均可降低环肋圆锥壳的振动响应幅值。[结论]研究表明,所用方法对环肋圆锥壳振动的理论研究具有一定意义。     

Classification criterion of narrow/wide ice-resistant conical structures based on direct measurements

Ice-induced structural vibration generally decreases with an increase in structural width at the waterline. Definitions of wide/narrow ice-resistant conical structures, according to ice-induced vibration, are directly related to structure width, sea ice parameters, and clearing modes of broken ice. This paper proposes three clearing modes for broken ice against conical structures: complete clearing, temporary ice pile up, and ice pile up. In this paper, sea ice clearing modes and the formation requirements of dynamic ice force are analyzed to explore criteria determining wide/narrow ice-resistant conical structures. According to the direct measurement data of typical prototype structures, primary quantitative criterion of the ratio of a cone width at waterline (D) to sea ice thickness (h) is proposed. If the ratio is less than 30 (narrow conical structure), broken ice is completely cleared and a dynamic ice force is produced; however, if the ratio is larger than 50 (wide conical structure), the front stacking of broken ice or dynamic ice force will not occur.     

波浪入射角度和周期对系泊船舶运动影响的数值模拟研究

基于MIKE 21 Mooring Analysis系泊分析软件,模拟研究在不同周期和入射角度的不规则波作用下系泊船舶运动的变化规律。结果表明,系泊船舶运动量随波浪入射角度和波浪周期的变化相互影响。在不同周期波浪作用下的系泊船横移、横摇和升沉运动量均随波浪入射角度的增大而增大,横摇运动的共振效果随着波浪入射角度远离90°方向逐渐减弱,升沉运动量在波浪入射角度靠近90°或0°方向时基本不变。当入射波浪周期较长时,纵移和回转运动量随着波浪入射角度的增大先增大后减小,一般在波浪60°入射时产生峰值。     

山区公路路侧护栏在不同碰撞角度下的结构分析与改善对策

山区公路由于地形、环境以及投资等具体条件影响,其路侧安全设计尤为重要,为保证车辆的行驶安全,对路侧护栏需进行结构安全分析与评价。针对山区公路的波形梁护栏采用AN-SYS软件,对护栏在不同角度的撞击荷载作用下的反力、应力及位移情况进行分析,得到不同的撞击角度下护栏的应力、弯矩和位移的变化规律。当碰撞角度大于30°时,护栏结构所受内力及位移变形较大,针对这一角度进行护栏的安全性能改善。     

叶片不同弯折角对高速斜流风机气动性能的影响

叶片弯折角作为风机的重要设计参数,能否合理选择弯折角对风机整体性能影响明显。针对8°、18°、28°、38°、48°5种不同叶型弯折角进行CFD数值模拟,研究表明:弯折角增大,最高效率点向大流量工况偏移;当弯折角超过一定值后,流道扩压度过大,小流量工况流动分离明显,压力迅速下降,风机高效区范围变窄。弯折角变化对效率影响不大,但弯折角变小则压力降低。内部流场分析表明,弯折角过小将不利于叶片加载,弯折角过大则有利于高效工况区间的拓宽。