复合材料桅杆应力分布特性及其极限载荷研究

船用复合材料桅杆采用新颖的八边形筒形结构,复合材料夹层板对于桅杆来说也是一种创新探索,对其应力分布特性和极限载荷的研究具有实际意义。通过力学分析,给出了桅杆在真实环境中所受到的三种载荷具体形式,并采用流体动力学方法,模拟出三种载荷共同作用下复合材料结构的受力响应情况,由此得到其应力分布规律。再通过大量计算得到不同蒙皮和芯材厚度下胶层应力随风速变化曲线,由此得到该种复合材料夹层结构在常用厚度范围内的极限载荷统计规律,以供参考。     

复合材料桅杆层合板刚强度分析研究

针对封闭式桅杆中复合材料层合板结构进行设计,提出复合材料层合板结构设计方案。综合利用有限元软件ANSYS和相关强度准则对桅杆的复合材料部分进行强度和刚度校核,分析并总结出相关特性。确定并得出满足要求的复合材料层合板厚组合,实现复合材料桅杆的优化设计。并验证了设计的可行性,为复合材料桅杆以后的设计研究提供参考。     

风载作用下综合集成桅杆动态特性实验研究

综合集成桅杆采用复合材料层合板制造,在风载下的动力性能相比传统桅杆有很大改变.通过水池拖曳实验模拟桅杆受风载时的动力特性,测试压力和加速度等动态响应,分析复合材料层合板的力学特性,并与数值计算结果进行对比分析.结果表明:综合集成桅杆在迎风时的动力响应最大;桅杆复合材料层合板的实验值和计算值吻合良好,其应力值和位移值随载荷的增加呈线性变化,桅杆在流体中运动时不会发生共振.     

钢-硬质泡沫塑料夹层结构碰撞仿真

研究钢-硬质泡沫塑料夹层结构的特性,基于夹层结构的材料性能和力学理论,结合大变形动力学数值计算方法,通过比较夹层板在碰撞仿真中的建模技术,探讨适合于夹层结构的建模方法。     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构(SPS)因其优异的力学性能和可设计性,近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真,研究了SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先,对SPS夹层结构,提出一种等效模型,采用简化一阶剪切变形理论,建立了夹层板横向自由振动控制方程,并结合边界条件给出了SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析,验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点,研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响,对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响,给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系,为SPS结构的设计与应用提供指导。     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构（SPS）因其优异的力学性能和可设计性，近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真，研究了 SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先，对 SPS夹层结构，提出一种等效模型，采用简化一阶剪切变形理论，建立了夹层板横向自由振动控制方程，并结合边界条件给出了 SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析，验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点，研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响，对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响，给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系，为 SPS结构的设计与应用提供指导。     

综合集成桅杆振动特性研究

采用锤击法对由复合材料和钢材两种材料制造的综合集成桅杆进行了模态实验,将实验结果与有限元计算结果进行对比,二者吻合良好.并研究了板厚和骨材尺寸大小,设备重量以及桅杆外形对桅杆振动特性的影响规律.结果表明,桅杆总体首阶固有频率对板厚和骨材尺寸的变化不敏感,但受主雷达质量比和桅杆外形的影响较大.     

静水压力下复合材料夹层圆柱壳承载特性分析

本文基于有限元软件Abaqus,采用三维内聚力单元模拟蒙皮与芯层界面,建立静水压力载荷下复合材料夹层圆柱壳极限承载能力预报方法,数值计算与试验结果吻合较好,验证数值模型和计算方法的准确可行性。进而,研究了浮体/吸声混合芯材夹层复合材料圆柱壳芯层模量对承载特性的影响,并基于Isight与Abaqus集成运算,以提高临界失稳载荷为优化目标,对深水静压作用下的复合材料夹层圆柱壳表层缠绕方式进行优化设计,得到最优表层缠绕角度。研究结果对复合材料夹层圆柱壳的水下应用与研究有一定参考价值和指导作用。     

复合材料桅杆抗空爆性能研究

采用等效分析方法模拟复合材料桅杆上夹层板结构在空中非接触爆炸载荷下的毁伤形式,根据模拟海战设置工况,计算得到桅杆在空爆载荷下的动态响应,并由所得数据统计出了不同爆距下的抗冲击极限.同时,改变桅杆材料构成,优化结构形式,提高桅杆抗爆性能.为复合材料桅杆抗空爆性能的研究提供了参考,并为桅杆结构的设计提供了理论依据.     

基于ANSYS的舰船桅杆振动半主动神经网络控制仿真

舰船桅杆在风载、船舶横摇惯性载荷以及由螺旋桨引起的桅杆基础加速度激励等载荷作用下,其顶部雷达处会产生较大的转角振动,严重影响雷达追踪的分辨率.文中以磁流变液阻尼器(Magneto-Rheological Damper)为作动器,采用神经网络模拟该阻尼器的逆向动特性,并运用独立模态空间控制算法设计了半主动控制系统.研究了基于ANSYS平台的振动半主动控制实现方法,并最终在ANSYS中实现了基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动控制.数值计算结果表明,文中设计的控制系统能有效地减小桅杆顶部雷达的转角振动,基于ANSYS实现结构振动控制仿真是可行的.     

两种典型桅杆的多极化RCS统计分析

对舰船RCS基本统计量进行归类和分析,以桁架式和封闭式桅杆缩比模型为研究对象,基于快速多极子方法,对其在各种极化组合下的单站RCS进行计算和统计分析.结果显示：桅杆的RCS随雷达波入射姿态角有较多的起伏,且幅值较大,RCS序列密度峰值偏向低于平均值方向.封闭式桅杆比桁架式桅杆的整体的隐身效果更好,但在当舰船处于最不利角度时封闭式桅杆的隐身效果并不一定占优.RCS分布在不同极化方式下均存在差异,在进行桅杆隐身设计或分类识别时应不建议考评单个极化方式,但可忽略交叉极化工况.     

Research on the Fragment Impact Resistance of a Composite Mast

Due to the unique structural mode and material property of a composite sandwich plate, related research such as fragment impact resistance of a composite mast is short of publication and urgent in this field. In this paper, the commonly accepted sandwich core board theory was modified. Damage caused by a fragment attack was simulated onto a sandwich plate model built with solid and shell elements. It was shown that shear failure and vast matrix cracking are the main reasons for outer coat damage, and tensio...     

Research on the fragment impact resistance of a composite mast

Due to the unique structural mode and material property of a composite sandwich plate, related research such as fragment impact resistance of a composite mast is short of publication and urgent in this field. In this paper, the commonly accepted sandwich core board theory was modified. Damage caused by a fragment attack was simulated onto a sandwich plate model built with solid and shell elements. It was shown that shear failure and vast matrix cracking are the main reasons for outer coat damage, and tension failure and partial matrix cracking are the cause for inner coat damage. Additionally, according to complexities in actual sea battles, different work conditions of missile attacks were set. Ballistic limit values of different fragment sizes were also obtained, which provides references for enhancing the fragment impact resistance of a composite mast.     

Load-bearing characteristics of marine complex sandwich composites considering unequal elastic modulus in tension and compression

The panel and core materials of sandwich composite usually have the characteristics of unequal elastic modulus in tension and compression. However, in the numerical calculation of sandwich composite, it is usually considered as the material with the same tensile modulus or compression modulus, which often leads to larger calculation errors. The test results show that when the elastic modulus of tension and compression is about 10 times different, the maximum calculated stress and maximum deflection will be more than twice different. In view of the complexity of sandwich composite structure, based on the bi-modulus model of laminated plates, a simplified theoretical formula and numerical calculation method are proposed for bi-modulus sandwich composite structures in this paper. Furthermore, the accuracy of the proposed numerical calculation method of bi-module is verified by the experimental study of composite single-layer plate structure and sandwich composite cabin structure. The results show that the error between the improved numerical calculation method and the experimental measurement results is basically within 6%. Meanwhile, the numerical method based on field variables has wide application range and high convergence, and can be used to calculate complex marine composite structures.     

近距爆炸作用下叠层复合夹芯板局部层裂破坏的理论研究

  目的  为了研究水下接触爆炸作用下泡沫夹芯板的耗能机理,  方法  首先,开展泡沫夹芯板的水下接触爆炸试验,获得其破坏模式,并比较等质量钢板与不同配置夹芯板的抗爆耗能效果;然后,基于数值仿真,分析泡沫夹芯板在水下接触爆炸作用下的损伤过程,模拟夹芯板的破坏模式,统计各部分的耗能率。  结果  研究结果表明,同等条件下夹芯板的抗爆耗能效果优于等质量实体钢板,且上面板薄、下面板厚时的耗能效果最优;夹芯板耗能率可较实体钢板提高约5%~8%。  结论  \t\t 根据试验和仿真结果,给出了泡沫夹芯板结构在水下接触爆炸作用下的耗能机理,可为舰船结构防护设计提供参考。     

夹层结构模型假设对振动和声传输特性影响研究

不同模型假定下夹层结构的声振特性各不相同。基于Reissner模型和Zig-Zag模型位移场假设,分别建立了两种复合材料夹层板有限元动力单元模型,并通过推导的模型编制了计算程序,采用子空间迭代法求得了其固有频率和固有振型,采用混响声场声传输理论计算了传声损失,并对夹层板的动力特性和声传输特性进行了数值模拟研究,同时还考虑了夹层结构面板与芯板的厚度比和弹性模量比不同时各种模型的适用范围。     

舱室内爆载荷作用下夹层板优化设计研究

舱室内战斗部爆炸产生的冲击波是舱室结构板架承受的主要载荷之一,舱室内爆冲击波在舱室内部将发生多次反射,并在舱室内部形成持续时间较长的准静态压力,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷。本文以舱室典型加筋板为对象进行夹层板概念设计,选取面板厚度、背板厚度、夹芯壁厚及夹芯间距4个参数作为试验参数,以抗爆综合评价指标最小为目标,采用正交试验优化设计方法得到该加筋板结构在舱室内爆冲击波载荷作用下最优抗爆性能的夹层板结构,并对比最优夹层板与普通加筋板在舱室内爆载荷作用下的响应特征。研究表明,经过优化设计后的夹层板具有更好抵抗冲击波载荷的能力,正交试验设计能较好适用于夹层板结构优化设计。     

钢质夹层桥梁防护装置的耐撞性能研究

通过对桥梁防护装置研究,提出四棱柱式与双折叠式夹层板桥梁防护装置,采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元对其耐撞性能进行数值仿真,探讨两种夹层板防护装置的尺寸参数对其性能的影响.研究结果表明：经结构优化后四棱柱式夹层板的耐撞性能优于双折叠式;分别用两种夹层板替换传统钢质箱式防护装置的外围板,两种夹层板式防护装置的耐撞性能均优于传统钢质防护装置,而四棱柱式防护装置的性能最佳.