基于声线法的邮轮开敞区域辐射噪声特性分析

邮轮投入使用后，主机废气由烟囱排出，排气噪声会向烟囱周围及公共甲板等噪声敏感区域辐射，从而严重影响旅客乘坐舒适性。以邮轮烟囱排气噪声为主导声源，建立大型邮轮及其开敞区域的噪声预报模型，采用声线法分析邮轮开敞区域的辐射噪声分布特征及强度，形成邮轮开敞区域空气辐射噪声预报的数值计算方法。结果表明：烟囱排气噪声辐射指向性是由邮轮烟囱为中心向四周呈现球面状传播，辐射强度与传播距离成反比，烟囱排气噪声对开敞区域辐射影响差异性明显，可从影响噪声衰减的因素切入，进而进行防控。研究所得的大型邮轮开敞区域辐射噪声特性及其数值预报方法，可为邮轮声学设计及噪声预报提供参考。     

基于流体腔方法的海上充气膜结构抗弯承载性能研究

应用基于表面定义的流体腔方法建立充气膜结构抗弯承载性能数值分析模型，并将其与模型试验对比，验证了数值方法的可靠性。通过数值仿真和模型试验分析了充气膜结构的变形和失效模式，讨论了内压对其承载性能的影响。研究表明，充气膜结构的承载性能与内压线性正相关，且随着局部褶皱现象出现，承载性能快速下降；变形和应力分布与传统的4点弯曲梁相似，而失效模式则为褶皱诱发的局部失稳。论文建立的数值方法对浮式充气膜结构在海洋工程中的应用具有较好的的工程指导意义。     

循环载荷下大开口箱型梁弯曲极限强度试验研究

甲板大开口已成为现代货运船舶结构的典型特征，但是甲板大开口的存在不仅削弱了船体结构的极限承载能力，也使其性能与响应更加复杂。基于模型试验与非线性有限元法探究了设计的甲板大开口箱型梁在中垂循环极限弯矩作用下的结构承载能力与破坏模式，分析初始缺陷和材料硬化效应对结构极限强度的影响。结果表明，在循环载荷作用下，模型的塑性变形随着循环次数增加而逐步累积，屈曲破坏将从甲板板扩展到舷侧板；模型即使发生屈曲破坏，仍保留了大部分承载能力；材料硬化效应在循环极限加载中影响较小。研究结果可为大开口船舶结构的安全性评估和优化设计提供指导。     

舱室内爆载荷燃烧增强效应试验及仿真研究北大核心CSCD

[目的]TNT炸药在密闭空间中发生爆炸时,其爆轰产物的燃烧效应不可忽视,为准确分析TNT炸药在密闭空间中的爆炸载荷,需要探究爆轰产物燃烧释放的能量与药量体积比的关系。[方法]首先开展5种不同质量的TNT分别在空气和氦气环境密闭空间中的爆炸试验,然后基于化学反应分析、能量守恒、等熵假设3种不同的方法计算5种不同药量体积比对应的爆轰产物燃烧能量,并基于有限元分析软件ANSYS/AUTODYN开展考虑燃烧效应的密闭空间内爆炸数值计算。[结果]准静态压力仿真结果与试验结果的对比表明:3种方法中,通过化学反应计算得到的燃烧能量理论值可作为上限值,能量守恒法的准确性依赖爆炸后混合气体的绝热指数,等熵假设法仿真值与试验值误差稳定在4%~7%之间;不同的燃烧能量释放历程会影响反射冲击波压力,但不改变最终的准静态压力。[结论]研究结果可为舰船抗爆结构设计及毁伤评估提供更精确的输入载荷。     

波浪与水下爆炸气泡脉动载荷联合作用下船体梁的响应特性北大核心CSCD

[目的]舰船在执行任务的过程中有可能因同时遭受波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用而使船体响应发生“叠加效应”,导致总强度的损失,因此需要探索水下爆炸气泡脉动与波浪联合作用时船体梁的动力响应规律。[方法]首先,采用理论分析的方法建立船体梁的简化模型,并对水下爆炸气泡脉动载荷与波浪载荷进行求解;然后,基于Hamilton原理,分别推导两端自由船体梁在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷单独作用及联合作用下的运动微分方程;最后,基于对运动微分方程的求解,分析船体梁的自由振动响应在与外载荷组合的3种工况下简化模型的运动响应。[结果]结果显示,在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用下,船体梁的运动响应相比2种载荷单独作用时运动响应的线性叠加值增大了15%。[结论]所做研究可为舰船结构在联合载荷作用下运动响应分析的计算程序开发提供参考。     

基于子域赋值法的邮轮典型阳台气动噪声预报

风致气动噪声作为邮轮阳台区域的主要噪声源，极大地影响着乘坐舒适性。现有计算水平难以对邮轮全船的风致气动噪声进行预报，且因邮轮阳台区域前方遮蔽物较多，局部流场计算时的边界条件也很复杂。基于子域赋值法，对邮轮局部阳台区域进行气动噪声预报的可行性研究。以有棱柱遮挡的圆柱为研究对象，以全场流场预报得到的流场以及声场结果为基准，评估了在遮蔽复杂环境下采用子域赋值法进行局部流场以及气动噪声预报的准确性。采用该方法对邮轮正向20 m/s迎风时中部典型阳台区域的气动噪声进行预报，得到该阳台区域的气动声压分布情况。结果表明，在该阳台区域人站立高度处，噪声峰值约为63 dB(A)，峰值频率为1 250 Hz，因此需对相应的阳台房进行隔声处理。     

Ultimate strength analysis of composite stiffened panels based on multi-scale approach北大核心CSCD

［Objectives］As composite materials have varied internal structures, an in-depth analysis of the damage mechanisms of their component materials can provide a research foundation for the ultimate strength analysis of composite stiffened panels. ［Methods］The microscopic, mesoscopic and macroscopic mechanical analyses of marine glass fiber reinforced plastic (GFRP) composite stiffened panels are carried out using a multi-scale approach. Microscopic and mesoscopic representative volume element (RVE) models of chopped strand mat (CSM) and woven roving (WR) materials are established, and the macroscopic equivalent stiffness is obtained by homogenizing the RVE models. The ABAQUS VUMAT subroutine is used to code the progressive damage evolution model of the composite materials to derive the damage evolution mechanism of the microscopic and mesoscopic models respectively. The equivalent strength of macroscopic laminates is also obtained. ［Results］The multi-scale approach can be used to accurately evaluate the macroscopic mechanical properties of composite materials, and the ultimate strength of composite stiffened panels is mainly determined by fiber bundle failure. ［Conclusions］The obtained macroscopic material parameters can be used to calculate the ultimate strength of composite stiffened panels, while the parametric study of the mesomechanics of composite materials can provide an analysis tool for investigating the influence of material processing technology. © 2023 Chinese Journal of Ship Research. All rights reserved.