船用钢-聚氨酯复合夹层板的冲击性能分析

钢-聚氨酯复合夹层板作为一种新型复合材料,已成功运用于船舶的修造中。本文利用试验及有限元数值模拟的方法对普通钢板和该复合夹层板的冲击变形及能量吸收进行了对比分析,探讨了钢-聚氨酯复合夹层板的能量吸收机理及抗冲击性能,为该复合夹层板在船舶设计与制造方面的应用提供有益的参考。     

高硬度聚脲涂覆FRC复合结构抗冲击性能试验分析

[目的]为了分析玻璃纤维—芳纶(FRC)底材涂覆硬质聚脲的复合结构的抗冲击性能,[方法]采用口径12.7 mm的弹道枪进行破片冲击加载,得到破片的弹道极限速度,分析获得不同工况下复合结构靶板的极限比吸收能。在此基础上,结合靶板的宏观破坏形貌,讨论2种不同聚脲涂覆复合结构的抗冲击性能的优劣性,并与软质聚脲涂覆复合结构进行对比,以验证涂覆硬质聚脲复合结构的最佳抗冲击性能。[结果]研究表明,作为背弹面涂层时,软质聚脲涂覆复合结构的抗冲击性能较好;作为迎弹面涂层时,硬质聚脲涂覆复合结构的抗冲击性能较好;两种聚脲涂层作为迎弹面的复合结构抗冲击性均优于背弹面和双面复合结构。[结论]在一般工程应用防护中,选用高硬度聚脲材料作为迎弹面涂层的防护效果更好。     

基于交流阻抗技术的涂层性能评价方法

[目的]船舶表面使用涂层涂覆是常见的船舶防腐方法,涂层防腐性能的好坏直接反映船舶表面的腐蚀程度。尽管涂层涂覆作为船舶上有效的防腐技术已经应用了几十年,但始终缺少对涂层防腐性能进行快速有效检测的方法。[方法]通过建立合理的涂层体系等效电路模型,采用交流阻抗检测技术对试验涂层进行盐雾老化和紫外老化涂层性能试验,并利用Matlab数据处理软件对试验结果进行计算分析。[结果]从而得出涂层体系中各等效元件的参数来评估涂层的性能,并制定涂层老化失效电化学评定标准。[结论]盐雾老化和紫外老化涂层性能实验结果表明,基于交流阻抗技术及相应的电化学评价参数能够快速准确地对涂层性能进行综合评价。     

船舶机械轴系抗冲击能力优化

船舶机械轴系是船舶动力传递、船舶平稳运行的重要组成部分,常规机械轴系受材料、结构的影响较大,在船舶满载排水量超过50万吨时,其抗冲击能力及使用寿命明显下降。为此提出船舶机械轴系抗冲击能力优化。对常规机械轴系主轴类材料进行合金化处理,稳定碳化物,形成性能良好的下贝氏体,提升主轴的核心力学性能;依托高压铸造精密锻造、第二相强化等手段,对机械轴系相关构件进行材料工艺优化,并构建数学结构优化模型,确定各构件的安装退让量,实现船舶机械轴系抗冲击能力优化。试验数据表明,优化后的船舶机械轴系比常规机械轴系冲击吸收功提升49%,使用寿命提高52%。     

超声冲击对 Q235钢表面等离子喷涂涂层组织及抗热震性能的影响

利用等离子喷涂技术在Q235钢表面喷涂Mo涂层及Mo/A12 O3-TiO2复合涂层,对所制备的涂层进行超声冲击处理．利用SEM等分析测试手段,研究了超声冲击前后涂层表面的宏观及微观组织形貌;通过热震试验,研究了超声冲击对涂层热震性能的影响．结果表明：超声冲击处理对复合涂层的抗热震性能影响不大,且均优于 Mo涂层．但超声冲击处理对Mo涂层的抗热震性能影响较大,热震失效次数由超声冲击处理前的87次提高至超声冲击处理后的96次．Mo涂层的失效形式则主要表现为小块剥落直至最终剥落面积超过总面积的1/3而失效,复合涂层的失效形式主要表现为整体剥落．     

聚氨酯耐磨复合管在中粗砂吹填工况下的应用

排泥管线作为疏浚吹填工程中介质输送的重要方式,其磨损性能决定了排泥管线的使用寿命。在中粗砂工况下,Q235钢质排泥管线磨损严重。基于厦门机场中粗砂吹填工程,在吹填现场串联布置Q235钢质排泥管和聚氨酯耐磨复合管,对相同施工条件下2种管线的磨损特性及摩阻损失进行对比与分析。结果表明:聚氨酯复合管的耐磨性至少为钢质管的10倍,摩阻损失相比于钢质管减小10%左右;聚氨酯涂层在钢基底上的附着力、耐冲击性能满足中粗砂的吹填施工要求;聚氨酯复合管相比于钢质管具有更加优越的耐磨性和减阻性,在中粗砂吹填工况下适用性更好。     

真空钎焊WC-10Ni/NiCrBSi包覆涂层热疲劳试验工艺研究

选用Q235B钢作为基体材料,采用镍包碳化钨颗粒作为硬质相,以BNi-2为钎料,在1 080℃的温度条件下通过真空钎焊技术制备了WC-10Ni/NiCrBSi包覆涂层,对涂层试样进行热疲劳循环试验,循环次数为100次,观察试验后涂层的宏观形貌和微观结构,对涂层的物相组成以及热疲劳裂纹产生的过程进行讨论分析,对包覆涂层热疲劳试验的工艺进行研究.研究结果表明:所得涂层的最佳热疲劳上限保温时间为220 s,下限保温时间为20 s.当上限温度设置为500℃,基本观察不到试样的热疲劳行为;600℃时,涂层出现较粗大的宏观裂纹,在微观界面中观察到裂纹的萌生与扩展;800℃时,涂层出现粗大的贯穿型裂纹,将涂层完全破坏,在微观界面中观察到裂纹的加深加粗及迅速扩展.通过热力学计算可得,当试验上限温度在570℃以下,涂层的热疲劳性能受材料内部的热应力影响较大;当试验上限温度超过570℃时,涂层的热疲劳性能受热应力与粉末氧化的综合作用影响.     

基于ANSYS的高精度管路系统抗冲击仿真方法及试验验证

针对船舶管路系统抗冲击性能仿真方法精度不足的问题,研究用于舰船管路系统的高精度抗冲击仿真方法。采用ANSYS有限元实体建模技术、冲击时域分析法对空间管路系统抗冲击性能进行研究,搭建管路系统抗冲击试验平台,对不同冲击载荷下管路系统的抗冲击性能进行试验验证,最后以舰艇典型管路系统为算例,研究三向冲击载荷作用下舰船管路的抗冲击性能。研究给出了基于接触单元、弹性约束、实体附件单元等高精确的管路建模技术,提出了船舶管路抗冲击时域仿真流程。研究表明,采用时域分析法和实体建模技术满足抗冲击仿真高精度的要求,舰船空间管路系统的横向抗冲击性能较差,法兰、直角弯管处、连接支管处等部位为管路系统薄弱结构。根据仿真结果,文章还提出了一系列用于工程实践的管路优化布置方法。     

低温环境下Q690高强钢断裂韧性参数的试验与数值研究

考虑到北极寒冷的气候环境特点，采用夏比冲击试验和三点弯曲试验研究了名义屈服强度为690MPa的Q690高强钢的低温冲击韧性和断裂韧性，并基于试验结果建立了夏比冲击能与CTOD之间的非线性关系。基于CGM有限元方法研究了屈服强度、硬化指数、试样厚度和焊缝强度匹配系数对Q690高强钢母材和焊接试样CTOD阻力曲线的影响。结果表明，温度对夏比冲击能和CTOD的影响符合Boltzmann函数规律。低温使高强钢的韧性降低，脆性增强。根据Boltzmann函数，得到了Q690高强钢的韧脆转变温度，可作为寒冷地区工程材料选择的参考标准。硬化指数、试样厚度和焊缝强度匹配系数对高强钢母材和焊接试样的阻力曲线影响较大，而屈服强度影响相对较小，这对高强结构钢的选材具有重要的参考意义。     

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。     

船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究

泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证。在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响。结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律。与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能。     

F550Z海洋平台用钢SAW焊接接头低温韧性研究

为研究大热输入条件下埋弧自动焊（ submerged arc welding ,SAW）对海洋平台用550 MPa钢焊接接头组织与低温韧性的影响,采用50 kJ＆#183; cm-1的焊接热输入,测定接头各区域冲击吸收功,并观测各区断口形貌及显微组织．结果表明：焊接接头韧性从焊缝到母材,呈现先降低后升高的趋势,最低处在熔合线及熔合线2 mm处．焊缝处组织为针状铁素体加细小弥散的碳化物,断口形貌为韧窝和解理台阶,-60℃冲击吸收功为110 J．熔合线及熔合线2 mm处断口形貌基本相同,只由放射区组成,无纤维区,微观特征为大面积的解理面,没有韧窝;微观组织为粗大粒状贝氏体,冲击吸收功非常低只有25 J．熔合线5 mm处断口纤维区面积较大,微观形貌含有大量的韧窝,微观组织为细小的铁素体、碳化物及粒状贝氏体,该区为焊接接头的正火区,具有优异的低温韧性,-60℃冲击吸收功为202 J．     

Q235钢等离子喷涂Cr2O3涂层性能研究

采用PT3X IPS-1000等离子喷涂系统在Q235钢表面制备Cr_2O_3涂层,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和硬度计等设备观察涂层微观形貌、测试元素组成及硬度等表面性能,采用电化学测试、盐雾试验等手段研究涂层耐腐蚀性能。结果表明:等离子喷涂Cr_2O_3涂层表面均匀,硬度比基材提高约600 HV,自腐蚀电位增加0.509 V,耐腐蚀性能显著增加,对基材形成良好保护。     

高速列车用6005A铝合金接头冲击韧性的研究

通过金相实验观察6005A铝合金焊缝组织的微结构,采用全自动低温冲击试验机研究不同温度下6005A铝合金焊接区域的冲击韧性.结果表明:常温下6005A铝合金焊接接头冲击吸收功为18.5 J,随温度降低焊接区域的冲击韧性呈现先逐渐减小后稳步提升的趋势,并且在-40℃时6005A铝合金焊接接头存在裂纹敏感区.不同温度下6005A铝合金焊接接头冲击断口在试样缺口底部与水平的剪切力形成45°剪切面,沿着裂纹的拓展方向仍遵循纤维区、放射区、剪切唇等典型冲击断口结构分布,但平滑的断口和较浅的韧窝表明6005A铝合金焊接接头的塑性较差.     

基于遗传算法改进的DDAM风机隔振装置抗冲击仿真实验

GJB-1060.1-91中舰船设备抗冲击性能动态设计分析方法(DDAM)是通过设备的应力评估其抗冲击性能,不能满足特定场合需要通过加速度响应评估设备抗冲击性能的需求。基于DDAM方法设计了船舶风机双层隔振装置的冲击谱,通过遗传算法和改进的递归数字滤波法得到冲击谱相应的时域信号,并进行了验证。结果表明,合成的时域冲击信号转换后的冲击谱与DDAM方法设计的冲击谱有很好的一致性,并且隔振系统在时域冲击信号和冲击谱激励下的最大应力误差为9.1%。基于冲击谱的时域信号计算了船舶风机双层隔振装置的应力和加速度冲击响应,拓展了GJB-1060.1-91中舰船设备抗冲击性能分析方法的工程应用。     

法兰式液压联轴器抗冲击性能分析

法兰式液压联轴器作为船舶动力传递的关键部件,在造船工业中得到了越来越广泛的应用,但目前对其抗冲击特性研究较少。本文基于非线性接触理论,建立某法兰式液压联轴器接触模型,获得最大负载工况下联轴器各部件的应力分布。在此基础上,基于现代冲击理论,分别采用频域法和时域法进行抗冲击特性分析。计算得到液压联轴器在冲击载荷作用下的应力分布,为舰载设备抗冲击性能评估和设计提供依据。研究结果表明,该型液压联轴器符合抗冲击性能要求。     

AH32船用钢板韧脆转变温度测试与分析

研究AH32船用钢板在不同试样尺寸下的韧性冲击功和断面纤维率与温度之间的关系,并利用Boltzmann函数拟合法对不同厚度的AH32船用钢板的韧脆转变温度进行分析。结果表明:拟合得到的韧脆转变温度曲线各不相同,试样越厚,测得的韧脆转变温度越高。同时,通过扫描电镜对各尺寸试样的断面进行起裂处的断口分析,结果也表明,试样越厚,其出现脆性断面的温度越高。这说明船体实际呈现脆性趋势的温度要高于标准试验得到的温度,按标准试验的数据指导船体设计及实际应用是偏于危险的。     

基于DDAM方法的船舶推进系统冲击响应仿真

简要介绍动态设计分析方法（DDAM）,采用DDAM方法对某船舶推进系统进行抗冲击分析。通过计算得到船舶推进系统三向冲击应力响应云图,总结得出船舶推进系统的抗冲击特性和规律。     

舰船双层底新型抗冲击结构形式的冲击性能数值仿真研究

双层底结构是舰船机舱的重要组成部分,在船舶局部强度的提高、机舱的防水性等方面发挥着重要的作用。舰船主机在运行时不可避免的产生振动和冲击,该振动和冲击会通过支撑部件传送到双层底结构,并引起双层底结构的受激振动,进而导致其他船体结构的振动和冲击。由于双层底结构是船舶强度支撑的重要部件,其抗冲击和振动性能对船体结构强度和稳定性有重要意义。因此,舰船双层底抗冲击结构形式和减振技术引起了国内外研究人员的广泛关注。本文采用有限元分析技术,对舰船双层底新型抗冲击结构进行了冲击性能研究,主要包括冲击性能数值计算和振动仿真等内容。     

变冲击面载荷作用下船舶板架结构强冲击响应研究

为了更好应对复杂的航行条件,对变冲击面载荷作用下船舶板架结构强冲击响应情况进行深入调查和研究,基于变冲击面三维波动函数算法对冲击流场强度和弹性影响参数进行计算,针对计算结果模拟出抗冲击船舶板架结构,分别对板架结构中的平板和加筋板的抗冲击响应效果进行优化。最后通过实验检测表明,结合变冲击面三维波动函数算法对船舶板架结构进行分析和优化可有效提高船舶板架的抗冲击性,保障船舶航行安全。