斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构声学设计

  目的  结合导流罩结构性能与声学性能设计矛盾的工程背景,  方法  对复合材料夹层板水下透声性能研究进行分析,并基于波传递理论推导出夹层结构透声性能计算公式。通过计算复合材料夹层平板透声性能算例,证明该方法与实验结果的一致性。  结果  结果显示：透声系数随频率的变化整体呈周期性,厚度会改变整体透声性能的周期变化规律;在夹层结构总厚度不变的情况下,改变夹层结构各层的比例对透声系数影响较小;在中间层不变的情况下,上、下表层的材料铺层顺序并不影响透声性能。  结论  所做工作对夹层结构设计具有一定的工程意义。     

斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构声学设计

建立了二维空间声波斜入射条件下水中隐身夹芯复合材料结构的声学模型;从水声波动方程出发,推导了斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构的声传递矩阵,及终端自由边界条件下的声反射系数和吸声系数表达式;对水中目标的隐身夹芯壳板结构声学系统进行了垂直入射声学试验,试验结果与传递矩阵法数值计算吻合较好;对试验声学系统进行了斜入射下声学性能数值计算,分析了入射角对反射系数和吸声系数的影响;考虑斜入射下夹芯层厚度、密度、损耗因子、及水层厚度等对水中目标隐身壳板结构反射系数和吸声系数的影响,应用数值方法对水中隐身夹芯复合材料壳板结构进行了声学设计;考虑吸声夹芯层总厚度一定,对梯度阻抗夹芯进行了声学设计,分析了梯度夹芯层材料参数和几何参数对隐身结构声学性能的影响。结果表明:水中隐身夹芯复合材料壳板结构实现了承载和隐身的一体化,具有较好的声隐身效果。     

某船舶结构声学设计技术探讨

以某船舶的噪声振动控制为目的,探讨了船舶结构声学设计技术。针对某船舶机舱结构,在初步设计的基础上,运用FEM/BEM方法,对比了不同设计参数下的船舶振动响应和水下辐射噪声声压级。通过调整机舱段结构参数,避免船体结构共振的发生,确定了低噪声设计方案。模型试验表明,振动传递特性的计算值与试验值有很好的一致性,所建立的船舶振动噪声预报模型是可信的。     

潜艇声学材料设计

论述了潜艇声学材料设计以及这些声学材料组合应用在潜艇上的相互关系,并给出了利用声学材料的主要理由;讨论了材料设计过程中的折衷选择方法,最后也涉及到有效安装的某些关键因素。     

排气消声器声学性能计算

为了考查三维波对消声器声学性能的影响,分别使用一维和三维方法计算消声器的传递损失,并同现有的实验结果进行比较。结果表明,一维理论只适用于截止频率以下的低频计算,而三维有限元法能准确计算任意频率下消声器的声学性能。     

俄国潜艇声学设计和噪声控制特点分析

对俄国潜艇Ｒ噪声水平、声学设计特点、噪声控制关键技术作了综合分析，用以借鉴。     

声学黑洞加筋板结构的声振特性分析

基于声学黑洞与加强筋这两种结构设计出声学黑洞加筋板,通过建立声学黑洞加筋板、加强筋的有限元模型,对两种结构的声辐射特性、振动能量分布与传递特性开展研究。仿真结果表明：在高于截止频率时声学黑洞加筋板的辐射声功率级比普通加筋板降低8～20 dB,由于敷设的局部阻尼使聚集在声学黑洞区域的振动能得到有效的耗散,因此其振动水平下降明显且与声场耦合变弱;通过分析振动能量分布特性验证了声学黑洞加筋板结构大部分动能聚集在声学黑洞区域,减弱整体结构的振动水平;振动传递特性揭示了声学黑洞加筋板受声学黑洞聚能与加强筋阻振的叠加效应,相比于普通加筋板,声学黑洞加筋板具有更优的减振降噪性能。     

船舶结构声学设计研究进展

回顾了船舶结构中噪声的研究方法、结构中噪声的传播机理以及相关的实验技术的研究。     

夹层圆柱壳结构的优化设计

针对一种全新的潜艇耐压壳体结构形式——夹层圆柱壳结构形式,借助适用于该种结构形式的解析法计算公式,并选定约束条件进行了优化设计,编写了优化程序;分析了该种结构形式与单层耐压壳体结构形式相比较所存在的利弊;在比较过程中,给出了四个优化算例以及比较结果,通过比较分析得出了这样的结论:对于建造大潜深的潜艇,夹层圆柱壳结构形式是一种可以考虑的结构形式。     

带止屈器的复合材料圆柱壳结构屈曲分析及优化

针对海洋工程上的复合材料圆柱壳结构,基于有限元软件ABAQUS,利用Python语言编程实现参数化建模、屈曲分析以及在后处理中提取屈曲因子。研究复合材料圆柱壳结构在单独受到轴向压力、侧向压力以及两种压力组合作用下止屈器的位置对屈曲极限强度的影响,并利用遗传算法多参数优化的方法对止屈器的位置进行优化,最终找到最优解。研究结果可以为复合材料圆柱壳结构抵抗屈曲失效的优化设计提供参考。     

水中兵器用复合材料的研究

颗粒增强复基复合材料具有优异的机械性能和物理性能，是制造水中兵器零部件理想的材料。本文综合评述颗粒增强铝基复合材料的各种制备方法和有关性能，介绍颗粒增强铝基复合材料在一些领域的应用情况。     

结构型式对双层壳声辐射特性影响研究

基于有限元及边界元法，运用有限元计算软件ANSYS和声学软件SYSNOISE，通过对圆柱壳体结构形式（耐压壳板的厚度、肋骨的布置）的改变，分析了结构形式对水下结构辐射噪声的影响，找到了结构型式改变对其结构辐射噪声的影响规律。同时研究了圆柱壳不圆度对结构振动和声辐射的影响，结果表明圆柱壳不圆度的存在，一定程度上加强了水下结构的振动，且壳体截面的不圆度越大，结构的辐射声功率越大。这对降低水下航行体的噪声具有重要研究价值。     

水下结构物舱壁振动控制的结构参数优化研究

舱壁结构参数选择对舱壁振动性能有直接影响。为减小舱壁振动,采用有限元法,选择舱壁板厚度、加强筋数量、加强筋截面大小为变化的结构参数,分析振动随激振力频率、激振力作用方向、舱壁结构参数的变化规律,得到在动载荷作用下,舱壁振动的均方法向速度频响曲线,并以此为依据,设计了潜艇舱壁的结构形式和结构参数。优化的结果可以为舱壁结构参数选择提供理论依据。     

水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的统计分析

主要分析水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的变化规律。应用ABAQUS软件建立加肋双层圆柱壳有限元分析模型结构,并模拟水下爆炸冲击环境,通过MATLAB／SIMULINK软件对各节点的加速度时历响应值采用冲击谱的方法进行计算,将得到的谱速度值进行统计分析。分析表明,冲击因子能够较为可靠地描述结构冲击环境的强弱程度,但具有一定的局限性。另外,对于所采用的加肋双层圆柱壳模型,在1~500Hz频率范围内,无量纲爆距x>1.5,等冲击因子C条件下,加肋双层圆柱壳的冲击谱响响应环境是等效的。     

复合材料圆柱壳的波动特性研究

基于壳体理论,研究圆柱壳的频散特性以及相速度和群速度特性,利用数值方法求取特征方程的实数、虚数和复数根,分析其物理含义.研究表明,传播波的数量随激励频率的增加而增加,这些传播波的起始频率都是某一支近场波的截止频率.     

舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。     

纤维复合壳板与金属构件连接的对比分析

为了提高纤维复合壳板与金属构件的连接强度,拓展材料应用范围,优化材料组合结构,提出了一种采用纤维复合榫头与金属构件凹槽连接的新型连接技术,这种新型连接技术工艺简单,可采用相同的材料,在糊制纤维复合壳板时,同步成型,同步固化,连接牢固,质量可靠,使连接处的强度等同母材,组成的结构受力均匀,承载能力大大提高,综合技术性能更加优越,可作为承载主结构。