舰艇管路系统的抗冲击性能弹性评估方法

舰艇管路系统的抗冲击安全性能是其生命力要素的重要组成部分,因此对舰艇管路的抗冲击设计分析方法的需求也十分迫切.本文以火力发电厂汽水管路设计计算方法为原理,对容易破坏的管路部件的应力增强系数进行验证性计算,提出了多点支撑管路系统的冲击载荷输入方法,给出了管路系统的抗冲击性能评估方法.通过试验,验证了评估方法具有足够的安全系数,可以作为舰艇管路系统抗冲击性能的评估方法.     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命.因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点.基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程.在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律.     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命。因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点。基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程。在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律。     

水下爆炸冲击作用下舰船管路动响应研究

舰船管路是船舶抗冲击的薄弱环节之一,开展船舶管路抗冲击研究对提高舰船生命力很有意义。文中对大型船舶的压缩排气管路进行有限元建模,并基于有限元计算,分析了管路模型在水下爆炸冲击载荷作用下的响应。通过对管路应力、应变、加速度和位移等响应的归纳,得到空气管路在水下爆炸载荷作用下的响应规律并给出结论,可以为船舶管路系统的抗冲击研究提供参考。     

冲击荷载作用下船舶管路系统动力响应时域仿真分析及模型试验

舰艇管路系统的抗冲击安全性能是其战斗力及生命力的重要组成部分,研究管路系统抗冲击最有效的方法为实船爆炸,但是费用昂贵,因此找出一种与实际试验符合的高精度数值研究方法的需求极为迫切.本文基于时域分析法,分别采用接触单元、固定约束单元模拟管夹、支吊架管路元器件对管路系统的约束,建立冲击荷载作用下管路系统的时域仿真计算分析方法,并通过典型船舶管路段跌落台物理模型试验对上述仿真方法进行有效修正和验证.通过模型试验验证,本文给出的仿真分析方法仿真精度与试验结果相比,峰值误差小于15％.     

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。     

管路阻力计算方法对调节阀性能预测结果的影响

为研究不同管路阻力计算方法对调节阀性能预测结果的影响,对比分析一维经验公式和三维计算流体力学(CFD)管路阻力计算方法的计算结果;结合阻力计算结果,对某过热蒸汽调节阀的工作流量特性进行计算分析。结果表明:管路阻力的三维CFD计算结果与实际更接近,在调节阀的实际调节特性预测中,不同管路阻力计算方法对调节阀流量特性计算结果的影响不可忽略,在过热蒸汽预期流量为34 kg/s时,采用管路阻力一维经验公式和三维CFD计算方法预测的调节阀流量特性相差5.03%。     

典型管路系统抗冲击性能仿真分析及改进研究

文中基于典型管路系统动态响应分析方法,建立了考虑典型管路元器件的仿真精度较高的管路系统抗冲击性能仿真方法。以空间和平面两段管路系统作为研究对象,较全面的考虑了管路元器件、管路弯头、管路支吊架的设置等元器件对典型管路系统的影响,采用ANSYS软件建立典型管路系统整体有限元模型,并且分别分析了横向、纵向、垂向冲击对该管路系统性能的影响,给出管路抗冲击薄弱环节,并提出改进建议。     

管路系统结构及其参数对冲击响应的影响分析

对管路系统进行了冲击响应的仿真及试验分析,得到了管路系统弹性吊架、间隙、弹性支撑三种管路系统结构及其参数对冲击响应的影响情况.结果表明:集中质量点处的最大冲击加速度值在管路系统配置了弹性吊架后有所减小,配置间隙后有所增大,弯管处的应变最大值则反之.在较小范围改变吊架刚度及间隙大小对两者的影响均不大,但两者在管路系统配置了弹性支撑后均有所减小,且均衡支撑将使应变最大值的减小更为明显.研究结果为舰艇管路系统结构抗冲击防护提供了支持.     

船舶典型管路冲击动力响应和变形特性数值模拟方法及试验研究

根据船舶典型管路段按1∶10比例设计管路试验模型,冲击试验台上分别进行了不同管夹及支吊架的布置方式下的冲击试验,并对试验结果进行分析,给出典型管路系统冲击响应及变形特点,在此基础上采用时域法结合接触有限元建模技术,对试验模型管路在试验工况下的冲击响应、动态变形进行了数值模拟并与试验结果进行对比分析,结果表明:数值模拟结果的仿真精度较高同时可以很好的模拟管路系统的破坏形式和变形特点.     

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型。管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的"十四方程"理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的特性,并用边界元软件计算耦合结构远场辐射声功率。计算结果表明:充液管路各簇振动功率流分布与幅值随频率、管路支撑位置而变化,且管路系统输入功率流与耦合系统远场辐射声功率相关。研究结果可为管路系统从能量流角度进行振动控制提供参考。     

一种船舶充液管路声振耦合工程计算方法

船舶充液管路由于其复杂的三维空间与多物理场的耦合,很难对其振动响应进行预报。该文基于阻抗-导纳综合法,提出了一种充液管路声振耦合计算方法,该方法采用阻抗矩阵的表达方式描述了管路元件;对于泵阀等复杂、难以通过解析公式获取的噪声源采用试验测试技术获取。并对文中的计算方法进行了仿真与试验验证,计算、试验结果均表明:文中方法的计算结果数据精确可靠,具有较高的工程应用价值。     

水消声器声学性能仿真分析研究

在水管路系统中，安装水消声器是降低管路系统辐射噪声有效方法之一。采用SYSNOISE软件，用数值模拟的方法对多种结构形式的水消声器声学性能（传递损失）分别进行了研究。有限元预测的传递损失分别与一维解析解和边界元法的计算结果进行了对比，结果显示，用SYSNOISE分析水消声器声学性能是正确的。     

集成式管路弹性支吊架动力学特性研究

本文在建立集成式管路弹性支吊架有限元模型的基础上,提出集成式管路弹性支吊架动力学特性计算方法。通过数值计算获得了集成式管路弹性支吊架螺栓预紧力的大小、额定载荷作用下的强度与刚度特性,以及支吊架前3阶固有频率及模态振型。通过台架试验,验证了本文提出的动力学特性计算方法有效性及计算结果的准确性。研究结果表明,额定载荷作用下,集成式管路弹性支吊架的垂向刚度值为1.81×106 N/m,其强度特性与固有频率均满足设计要求。     

周期支撑充液管路轴向振动特性分析

基于Timoshenko理论,采用传递矩阵法计算了充液周期结构管路和周期支撑管路轴向振动传递特性,分析了轴向波波数实部、虚部与轴向波传播特性之间的关系。计算表明,轴向周期结构管路与轴向周期支撑管路系统均存在振动带隙,且振动带隙范围与轴向波波数实部、虚部之间一一对应。还分析了单个晶胞长度与支撑刚度对轴向振动带隙的影响。研究结果可为管路系统的振动噪声控制提供有效的技术支撑。     

船用柴油机高压废气管路受力分析及计算

针对软件建模核算船用柴油机高压废气管路受力情况严重影响管路固定/滑动支撑等附件的订货周期和局部结构设计的问题,以82000载重吨散货船高压SCR废气管路为研究对象,对各受力节点进行分析,总结出一套简化的人工计算方法,计算得出的受力结果可直接用于管路固定/滑动支撑的选型和局部结构设计.实船应用证明:按此方法设计的管路支撑...     

船舶典型充汽管路水动力特性数值预测

建立船舶典型充汽管路三维计算模型,运用计算流体力学方法进行充汽管路流体水动力特性数值研究,捕捉流体压力、流速、密度、湍流动能等关键参数分布规律,基于流致振动预测机理,揭示与流致振动密切相关的流体流动能量。计算结果显示:充汽管路弯头部位产生由外壁向内壁发展的二次流动现象,导致弯头区域呈现内壁压力小、流速高、密度小、湍流动能及耗散率高等情况;基于流体流动能量分布规律,充汽管路弯头区域能量出现最大值,且弯头内壁流动能量高于外壁,可以预测充汽管路弯头内壁侧承受流致振动破坏较严重,实际充汽管路检测数据验证了数值预测结果。     

多支座激励下舰艇管路系统冲击载荷的加载方法

舰艇管路系统不仅具有复杂的空间结构,而且需要借助多个支座与船舶主体结构相连接,由于船舶在航行时会对管路系统产生各类冲击作用,可能会导致管路系统的局部失稳,甚至发生结构破坏。针对这一问题,本文着重研究管路系统多支座激励下的冲击载荷加载方法,结合有限元仿真软件Abaqus建立管路系统的激励模型,进行管路系统冲击载荷的有限元仿真,对于改善管路系统的设计水平有重要的意义。     

船用脱硫塔洗涤水排放管设计难点

针对重力式泄放管路设计难点,以某项目的泄放管路布置为例,分析重力式泄放管路的3种布置形式,确定采用流量控制阀控制的管路形式;管路压降计算结果表明压降的主要部位为弯头、三通、异径接头、管道进/出口处、小管道蝶阀和小管径末端排舷外管;流量控制阀流量系数计算和管道压降计算表明,流量控制阀门尺寸不能太小。     

流固耦合作用下液压管道声场数值仿真

针对舰载液压管路,利用有限元软件Ansys的MFX模块分析流固耦合作用下液压管振动,并提取耦合面单元网格数据及其法向位移,作为Sysnoise软件中的边界元模型和边界条件,最终计算出结构体的表面声压和外声场.通过对液压管模型计算分析,讨论了管壁厚度、流速对于受激振动辐射声场的影响规律.