基于AUTODYN的气泡与固定壁面相互作用数值模拟

阐述了AUTODYN软件模拟水下爆炸气泡的原理及过程,通过球对称模型以及重力场中气泡的实验数据与AUTODYN计算结果的对比,验证其在计算气泡脉动时间和压力等方面的计算精度,并以此为基础研究近壁面水下爆炸气泡的动力学特征以及影响因素,包括无量纲距离对气泡形状的影响,固壁面对气泡最大半径、脉动周期和射流时间的影响,以及近固壁面气泡射流速度及压力的变化等,总结相关规律,为气泡的数值模拟研究提供参考。     

爆炸气泡与舰船相互作用的相似性方法研究

在相似方法的基础上,基于修正的Rayleigh模型,描述水下电火花放电气泡(小尺度气泡)与真实的水下爆炸气泡(大尺度气泡)之间的相似关系。总结不同工况下不同尺度气泡运动及其载荷的相似规律,包括气泡半径的变化、迁移量以及射流速度等特征量。在此基础上,将水中气泡与复杂的舰船边界耦合,研究舰船附近气泡的动态特征。研究表明,基于相似性理论可有效地用电火花气泡模拟水下爆炸气泡,可将机理性试验的结果拓展到应用研究中。     

高速弹丸侵彻储油容器液固耦合数值分析

为了探讨高速弹丸侵彻储油容器的液固耦合作用机理,采用大型动态非线性有限元软件ABAQUS\EXPLICIT,对空载、4/5装载和满载三种装载状态下的侵彻动力学过程进行了数值模拟.通过对比分析,得到了三种装载状态下弹丸速度衰减曲线和储油箱体的损伤变形特征,并对侵彻过程不同阶段的动力学特征和损伤机理进行了分析,计算结果与相关实验和理论结果吻合较好.结果表明:燃油对高速弹丸侵彻油箱的动力学过程影响很大,其作用主要体现在吸收更多弹丸的动能并将其转化为与燃油接触箱体的变形能,这往往会带来箱体整体性的破坏,在储油容器的结构强度设计时必须加以考虑.     

弹塑性结构水下爆炸相似律研究

为实现将缩比模型在遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性结果推广到预测原型结构,根据相似理论,讨论了水下爆炸冲击波载荷相似率,并推导了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的完全几何相似律。以典型舰船板架结构为研究对象,设计若干数值算例,结果表明缩比模型与原型结构之间的能量、运动响应和应力响应吻合较好,说明满足该相似率的缩比模型能够准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性,验证了该相似律的实用性。     

三维结构水中刚弹耦合运动附加质量特性分析

三维结构在水中做非定常运动时伴随着附加质量力的影响,从而其运动特性会发生一定的变化,附加质量是表征水下航行体的水动力性能的一个重要参量。基于有限元软件,根据势流理论,采用格林函数方法分别计算刚体、弹性体及结构刚弹耦合的附加质量,同时考虑各影响因素对附加质量的影响程度,对其各方面特性进行研究分析,最终得到对结构水动力研究有重要影响的结论。     

舰用主汽轮机汽缸动刚度分析研究

为准确计算主汽轮机低压缸整体结构的动刚度,选取最能反映模型整体位移的低压缸底部中心处为单位激振力的加载点,考虑模型在单位激振力作用下的动态响应,并与在前后轴承座处加载单位激振力时的动态响应进行对比分析。研究表明,在低压缸底部中心处加载激振力能够较好地反映整体模型的振动特性,能较精确地得到整体模型的动刚度,是可行且有效的。     

船用主汽轮机汽缸静刚度分析研究

针对船用主汽轮机低压缸静刚度的仿真研究考虑温度场和压力场等复杂环境研究较少的现象,为准确计算主汽轮机低压缸结构的静刚度,对考虑温度场、压力场作用的低压缸正车和倒车工况时的静刚度进行研究,并与仅考虑自身重力的设备静刚度进行对比分析.研究表明,温度场、压力场对加载部位结构的响应特性有很大影响,对低压缸整体结构也有一定程度的影响,为更加准确地模拟真实设备,在进行设备的静刚度分析时应该给予考虑.     

Numerical simulation of the anti-shock performance of a gear case

Both sea battles and testing of ship in underwater explosions reveal unacceptably poor anti-shock performance of important shipboard equipment. Anti-shock performance of shipboard equipment is a significant factor determining fighting strength and survivability. The anti-shock performance of a shipboard gear case based on BV043/85 was investigated using numerical simulation. A geometric model of the gear case was built using MDT software and meshed in HyperMesh software, and then the finite element model of the gear case was formed. Using ABAQUS software, the anti-shock performance of the gear case was simulated. First, shock response of typical regions of gear case was determined. Next, some generalizations were made about the anti-shock performance of the gear case by analyzing the Mises stress of typical regions varied with shock inputs. Third, weak regions were determined from simulation results. The threshold values of shock resistance of the gear case at different impulse widths were obtained through interpolating the numerical simulation results selected from the most dangerous spot. This research provides a basis for further optimization of the design of gear cases.     

水下方盒结构振动与声辐射相关性研究

针对水下结构振动与声辐射的耦合问题,重点研究了水下方盒结构在简谐激励作用下结构振动和声辐射间的相关性.在计算结构声振响应时,采用有限元结合边界元的算法,即在考虑流固耦合影响下采用有限元法计算结构的振动响应,在此基础上采用边界元法求解无限介质中的Helmhohz方程,从而求得结构的辐射声场.在结构振动和声辐射响应的基础上,计算了几个典型位置声辐射与激励点振动间的关联系数,讨论了它们的关联性.最后得出结论:除了激励源附近位置外,声辐射与结构振动间的关联性是很强的.     

舰船水下爆炸新的损伤评估体系探索

应用数值方法对多艘舰船进行水下非接触爆炸的数值试验,通过对各种工况下的计算可得水面舰船在我国现行的损伤评估体系下的破坏半径、临界半径和安全半径,据此可知水下爆炸对舰船破坏的一些特征.从更安全角度考虑对各评估体系的损伤等级定义提出了局部修正,并形成协调标准,绘制出舰船在该标准下的等损伤面包络图.依据算得不同舰船的安全半径,拟合出水面舰船安全半径的计算公式.计算公式预测值与实船试验数据吻合较好,可为舰船生命力的评估提供参考.