弹上电子产品加速寿命试验设计与应用

弹上电子产品是导弹的重要组成部分,其贮存性能直接决定着导弹的技术状态。为了快速预估弹上电子产品的贮存使用寿命,针对其不同贮存使用环境,利用加速寿命试验的设计原则,对加速老化试验方案进行了设计。该试验方案可为进一步设计导弹在不同环境应力影响下的加速寿命试验提供试验设计思路。     

大型散货船节能舵优化设计及影响因素分析

本文以一型大型散货船的舵为研究对象,以进一步提升已加装前置预旋导轮船舶的总体节能效果为目标,对本舵的剖面型值与舵系总体设计进行多轮迭代优化,从中选择出最佳方案,实现与船舶总体节能系统相匹配的节能舵的优化设计。经CFD计算,预计优化后的舵可较母型舵提高约0.5%的节能效果,并且舵的整体性能也有所提升。经船模试验,预计优化后的船舶总体节能效果约3.5%。此外,在优化过程中,获得了影响舵设计的某些关键因素,可为同类型半悬挂舵舵叶的节能优化设计提供参考。     

基于局部应力应变Neuber法的舵板寿命分析

开展舵板材料的循环应力应变试验,通过静态拉伸实验数据近似估算了材料的疲劳性能参数;给出了3种材料应变寿命曲线估算法,以及相应的修正方法。根据舵板危险点等效应力-时间历程曲线,应用雨流计数法和疲劳累积损伤理论对舵板的疲劳寿命进行预计。     

基于加速退化的柱塞泵可靠性与寿命评估

针对舰船火炮人工后座液压系统中关键元件柱塞泵的传统寿命试验存在时间段长、费用支出高，难以满足快速可靠性评估的实际需求这一问题，以容积效率为失效判据标准，以出口压力为加速应力因子，在4种不同压力水平下进行恒定加速性能退化试验，采用最小二乘法对容积效率退化量进行5种不同退化轨迹拟合，并通过TOPSIS理论求得最优轨迹为指数型退化轨迹。针对伪寿命样本单一性问题，采用不同压力下时间折算公式对寿命样本进行样本扩增，通过对3种寿命分布模型的参数估计与K-S检验，得出其伪寿命服从Weibull分布。结合逆幂律加速模型得到额定工作压力下柱塞泵的中位寿命为2 3481 h，平均寿命为23 145 h，以及其可靠度函数等可靠性指标。结果表明：舰船火炮人工后座液压系统中柱塞泵在较长使用时间内有较高的可靠度，达到较长使用时间后逐渐下降，满足其长寿命、高可靠性的设计要求。这为舰船火炮人工后座液压系统中柱塞泵应力加速退化试验提供了标准参考。     

船体高效舵系统舵结构强度计算方法研究

在船舶高效舵系统中,采用舵杆和套筒对舵叶进行固定和旋转。该系统结构设计的关键是合理的舵杆和套筒结构,目前还没有专门的设计指导方法,为此发展了船体高效舵系统舵杆和套筒结构强度的直接计算评估方法,它可以较准确地预报舵杆和套筒的应力和变形。对一个高效舵系统设计方案进行了计算,开展了套筒厚度优化计算分析,研究套筒壁厚对舵系统各构件的应力和变形的影响,用以指导相关船舶高效舵系统的结构设计。     

进江船型半悬挂舵升力性能优化

针对进江船型操纵性要求较高而半悬挂舵升力性能较低的问题,基于CFD方法,采用翼型优化设计、制流板优化设计、随边直尾化设计3种技术措施对一型“曼谷型”集装箱船的半悬挂舵进行升力性能优化。对比升力系数和阻力系数计算结果;考察舵面流动和端部流动,分析增升原因;结合阻力因素考虑,确定实船应用的优化舵系方案。结果表明：3种技术措施均可有效提高半悬挂舵的升力性能。通过对比原船型和目标船型的操纵性试验结果,验证了实船应用的优化舵系对于改善目标船型操纵性的作用。     

螺旋桨-舵-舵球推进组合体水动力性能的计算与仿真研究

建立了螺旋桨-舵-舵球推进组合体水动力性能的计算机仿真系统.系统研究了螺旋桨-舵-舵球推进组合体水动力性能的计算方法,建立了相关的仿真数学模型.模型中螺旋桨的水动力性能采用升力面理论涡格法计算,桨毂的影响采用Hess-Smith面元法计算.将舵及舵球的诱导速度作为对桨及桨毂进流的修正,以考查舵及舵球的影响.舵与舵球水动力的计算采用以速度势定义的面元法.在此基础上,进行系统功能设计,编制了计算机仿真系统.应用此软件设计了四种舵球方案,并进行了相应方案螺旋桨的定常水动力性能的计算对比分析.仿真计算表明,设计的舵球方案可有效地提高螺旋桨的水动力性能.其中不对称型舵球方案在实船对比测试中获得了节能5.1%,提高主机功率储备5%以上的效果.     

悬臂拓扑优化结构强度刚度特性试验研究

本文以舰船舵叶内部钢质骨架结构优化设计为背景,以弯扭复杂载荷作用下悬臂含筋结构响应特性分析为对象,基于渐进结构拓扑优化方法进行计算分析,得到不同载荷作用下拓扑优化后的结构方案。然后采用FDM技术,分别制备了典型悬臂含筋结构及优化方案试验模型,并对不同方案模型强度及刚度特性试验结果进行对比分析,结果表明:拓扑优化方案较典型结构方案质量减轻12.84%,且应力分布更均匀,位移变换更平缓,有效的提高了材料利用率。     

基于舵机能力验证要求的舵系优化设计

在IACS统一解释文件UI SC246 Rev.1提出根据非满载试航船舶操舵试验结果对满载航行状态船舶舵机能力进行验证的换算方法之后,相当一部分采用半悬挂舵的船舶出现了无法按该方法通过舵机能力验证的状况。为解决上述问题,本文基于常规船型半悬挂舵的3种典型布置方案,通过设计相同的舵面积和不同的几何外形,得到3个计算模型,利用计算流体力学(CFD)方法对各方案的全浸没和部分浸没状态分别进行计算分析。计算结果表明,舵叶平衡比对舵杆水动力扭矩存在直接影响,适当大的舵叶平衡比设计可以显著降低舵叶全浸没状态和部分浸没状态的舵杆水动力扭矩。基于此结论,对某型未能通过换算验证的船舶舵系进行优化设计,适当增大了舵叶平衡比。后续船试航结果表明,舵机能力验证满足UI SC246 Rev.1的要求,确认了CFD计算结论的正确性,为以降低舵杆水动力扭矩为目标的舵系优化设计提供了理论和实践依据。     

基于Bootstrap的调距桨装置外油管疲劳寿命评估

调距桨装置外油管焊接处在实际使用过程中面临疲劳断裂问题,通过加速寿命试验方法评估油管疲劳寿命具有重要工程价值。由于内场疲劳试验成本的限制,其试验样本量极少,难以采用一般小子样寿命评估方法进行评估。文章首先采用加速疲劳寿命折算方法将加速试验中的高倍应力的试验数据转换成一倍应力,然后基于Bootstrap理论,对已有的疲劳试验数据样本进行拓展,并在此基础上通过MTALB仿真方法对外油管95%置信度下的疲劳寿命进行评估。为相应油管焊接工艺与结构的改进优化提供重要参考。