力学与声学超材料在船舶工程中的应用研究综述北大核心CSCD

海洋环境的复杂性以及兵器攻击中强非线性载荷的作用,使得采用常规材料制造的舰船结构难以满足安全性、隐身性、轻量化和舒适性等综合设计指标要求,而超材料凭借其性能的人工可设计性和性能超颖性,成为解决上述工程需求的有效途径之一。总结近10年来超材料在船舶工程中的理论及应用研究现状,围绕船舶抗爆抗冲击、轻量化、承载和减振降噪等几个方面,重点梳理力学超材料和声学超材料的设计方法与应用研究进展。指出船用超材料的大尺度、高效、低成本制造技术是未来船用超材料应用中亟待突破的方向与瓶颈,船用超材料的高承载性、宽频段带隙设计和低频段带隙设计已成为具有潜力的研究热点。     

负泊松比超材料隔振基座的实船应用分析

文章主要研究负泊松比超材料隔振基座在实船主机减振中的应用。通过数值计算方法,分别对内六角蜂窝型和星型超材料结构隔振基座的力学性能进行分析,并在整船有限元计算中对比分析隔振基座的隔振性能。研究表明,负泊松比超材料隔振基座的静力学性能与传统基座类似,隔振性能相比传统基座有明显提升,可以实现船用主机低中频段的隔振和主机基座设计的轻量化。     

负泊松比超材料隔振基座的实船应用分析

探索负泊松比超材料隔振基座在实船中主机减振应用。通过数值计算方法,分别对内六角蜂窝型与星型超材料结构隔振基座的力学性能进行分析,并在整船有限元计算中对比分析了隔振基座的隔振性能。研究表明,负泊松比超材料隔振基座的静力学性能与传统基座类似,隔振性能相比传统基座有明显提升,可以实现船用主机低中频段的隔振和主机基座设计的轻量化。     

增材制造艉鳍末端结构材料性能试验及优化设计

随着船舶大型化发展,船体铸钢构件尺度越来越大,质量越来越大,在保证强度的同时实现结构轻量化设计,传统铸造工艺已无法满足要求。而金属增材制造技术所特有的可堆叠力学性能优良的部件及可实现复杂结构自由成型的特性,恰恰成为解决该问题的关键。选取船体艉鳍末端结构作为研究对象,采用增材制造打印缩尺比构件,依据规范要求开展结构化学元素组成分析、无损检测和材料力学性能等试验,研究结果验证了金属增材制造在船用艉鳍末端结构制造中的应用可行性。在此基础上,进一步开展了艉鳍末端结构优化,优化后的结构强度和模态均满足规范设计要求,构件质量减轻约8%。     

复合材料夹芯结构研究现状及其在船舶工程的应用

针对复合材料夹芯结构,从它的特种性能研究、特种结构研究、力学分析方法研究、制造工艺研究和复合材料夹芯结构在船舶领域的应用几个方面综述了最近的研究现状。归纳可知,复合材料夹芯结构具有高比强度、高比刚度,良好的导热性能,以及具有优良的可设计性。这种结构可以被设计成板、壳、柱等特种结构以适应工程需要。对于复合材料夹芯结构的研究主要集中于承载机理和功能特性研究,其制造工艺以RTM,VARTM,VARI等工艺方法为主。在船舶领域,军船和民船2个方面都广泛应用复合材料夹芯结构。     

负泊松比超材料浮筏设计与减振机理研究

提出一种基于负泊松比超材料筏架的新型轻量化浮筏减振装置。建立了浮筏-基座-实船的有限元模型。通过数值计算,在船舶满载出港工况下比较4种浮筏的振级落差、筏体强度及传递到船底板的振级,探讨超材料浮筏在实船上应用的可行性。研究表明,采用负泊松比超材料填充的筏体在某些频段能提高浮筏的振级落差,减小主机传递到机舱船底板的振动强度,可以显著降低筏架重量。负泊松比超材料浮筏结构具有轻量化、高隔振效果、高降噪性能等特点,在船舶动力设备舱室减振中具有重要应用价值。     

船舶内装材料的轻量化应用

为减轻船舶内装材料的质量，基于某82 000吨级散货船，对轻量化内装材料的性能特点和应用现状进行介绍，并对内装轻量化材料的应用方案进行探讨。研究表明：选用轻量化的内装材料可减轻约1/3的内装材料质量，为实现整个船舶上层建筑的轻量化提供了帮助。研究成果可为船舶内装材料的轻量化应用提供一定参考。     

基于网格变形技术的某船用球鼻碰撞性能研究

当石油运输船舶发生碰撞事故时,船侧破裂将会导致海洋环境污染,随着运输船舶的吨位日益增加,双层船壳设计已经无法满足船舶对抗碰撞性能的要求,在船首设计中采用球鼻结构成为船舶制造领域的研究热点。本文对船舶球鼻碰撞模型进行深入研究,利用网格变形技术对船用球鼻碰撞性能进行仿真实验。     

最大装机功率船用发电机组检测负载落户江苏新扬子船厂

近日,由凯翔电气科技股份有限公司设计制造的6.6kV~14.4MW船用发电机组检测负载箱已竣工,并交付江苏新扬子造船厂使用。这套大功率船用发电机组检测负载箱是迄今为止国内装机容量最大的电阻式干式负荷站。凯翔船用干式负载可为船舶发电机组、船舶电站进行全面检测。通过科学的带载测试,保障船舶发电机组的性     

基于复合材料层板轻量化方法的11m CFRP高速艇最优设计

保证层板结构安全性的同时,通过优化层板纤维含量的设计方法,实现船用碳纤维层板的轻量化。以小型船舶国际设计建造规范为基础,整合船用复合材料层板轻量化设计方法。将整合的设计方法应用到碳纤维材料中,并使用重新整合的方法对11m碳纤维高速艇(MMU-M Patrol 36)进行优化设计。研究结果表明:优化设计后MMU-M Patrol 36的船体质量,对比原设计方案,约减少12.5%。校核该艇总纵强度确认船体的结构安全性及所提方法在实际运用中的可行性。     

船用SUS321管材失效模式影响分析

船用SUS321不锈钢材料非常普通,在船舶管路修造中应用广泛。若该牌号材料在泵压、调试过程中发生了开裂、爆管、泄漏等问题,则极易引起严重后果。文章对上海华润大东船务工程有限公司承修某船舶液压油路所使用的SUS321不锈钢管材爆管腐蚀失效模式影响进行分析研究(FMEA)。论述了船用SUS321不锈钢材料发生问题的原因,及在特定设计环境情况下是否产生质量问题。     

机舱泵

船舶建造和使用部门常常会对船用泵提出许许多多的特殊要求,因而使得船用泵的设计和制造部门不得不对这些要求给予认真注意和充分满足。本文就舱底、压载、消防、冷却、循环、燃油和滑油等主要船舶系统用泵的设计参数、结构特点,所属系统以及有关密封和材料等问题,对船用泵的特殊性作了充分论述,同时在定性和定量方面提出了许多合理建议。这种论述和建议对于船用泵的设计、制造、选用和安装布置,无疑都会带来好处。     

金属3D打印在船用柴油机零配件制造中的应用

船用柴油机中喷射系统及增压系统内部具有迷宫式的流道、内凹腔体,以及较多的精密偶部件,传统方式是通过铸造、机加工、焊接等工艺将诸多的零部件加工后装配而成,后期存在较大隐患。利用金属3D打印技术即增材制造技术,可实现复杂零件一体化、轻量化产品直接成形,减少对专业人员的依赖,使产品的设计自由度更高、生产工序更短,更加契合船舶柴油机动力系统降本增效、提升性能的真正需求。文章介绍了几种通过金属3D打印技术实现了船用柴油机关键零部件的制造。     

64000 DWT散货船结构轻量化设计和建造

散货船结构轻量化设计与建造,是提升散货船性能重要途径之一。本文以64 000 DWT超灵便,最大型散货船为例,阐述了船体结构轻量化在设计和制造中所采用的方法和手段,通过对总体布置合理规划、结构合理布局、有限元直接强度计算替代规范法、船体建造控制等措施,实现了控制和减轻船体结构重量的目的。文中所述方法是本船设计和建造的经验总结,对提高船舶设计水平、设计类似船舶具有一定的借鉴和参考价值。     

激光焊接轻量化三明治结构在国内外船舶中的应用

船舶建造在满足使用性能需求的情形下力求轻量化的理念已成为世界船舶制造行业的共识。不管从生产制造还是运营维护方面来看,船舶轻量化均可以产生显著的社会和经济效益。激光焊接轻量化三明治结构结合了结构的高比强度、比刚度与激光深熔焊等优点;与传统的轻质结构板相比,具有成本更低、制造和安装容易、节省空间、减轻重量、减噪减震等优点。目前,欧美等国家已经将其运用到舰船制造中,在海洋平台建造以及交通运输等领域也具有广阔的前景。     

船舶总体弯曲变形对船用卧式压缩机气缸安装余隙最小值的影响

气缸安装余隙是保证压缩机正常运行的重要参数。船舶在波浪中航行时所产生的总体弯曲变形不可避免地会影响沿船体纵向布置的卧式压缩机气缸运行余隙。为了确保船舶在波浪中航行时卧式压缩机气缸运行余隙始终能维持在合适范围内，本研究将船舶总体弯曲时的结构弹性变形等关键因素直接溶入船用卧式压缩机气缸安装余隙的传统计算，从而导出一项能确定船用卧式压缩机气缸安装余隙最小值的新计算公式。     

基于IMO标准的船用耐蚀钢应用技术研究综述

2010年5月国际海事组织(IMO)通过的《原油船货油舱保护涂层性能标准》和《原油船货油舱替代防腐措施性能标准》于2014年1月1日强制执行,鉴于日本在这方面有一定的技术优势,其正在中国设置专利障碍,船用耐蚀钢的国产化成为极为紧迫的一项任务。船用耐蚀钢的研发不仅关系我国船舶行业的发展问题,而且对我国船舶行业提升产业水平和国际竞争力有很大的影响。国产船用耐蚀钢的研制将有效打破国外耐蚀钢技术对我国钢铁、船舶行业造成的技术壁垒。本文基于IMO相关标准,以油船货油舱为研究对象,就国内外船用耐蚀钢耐蚀性、焊接性能等研究方面进行归类总结。探索船用耐蚀钢的应用技术的推广发展与前景。     

船用永磁调速器的设计特点及试验研究

本文针对船用风机、水泵类负载的调速问题,介绍了船用永磁调速器的技术优势,从性能指标、轻量化设计要求、环境适应性等方面阐述了船用永磁调速器的设计特点,并完成了样机研制,对主要性能温升、效率、振动噪声、电磁兼容等开展了试验研究,结果表明,研制的船用永磁调速器不仅可满足船用负载的调速要求,而且具有良好的综合性能。     

基于IMO标准的船用耐蚀钢研究综述

2010年5月国际海事组织(IMO)通过的《原油船货油舱保护涂层性能标准》和《原油船货油舱替代防腐措施性能标准》于2014年1月1日强制执行,鉴于日本在这方面有一定的技术优势,其正在中国设置专利障碍,船用耐蚀钢的国产化成为极为紧迫的一项任务。船用耐蚀钢的研发不仅关系我国船舶行业的发展问题,而且对我国船舶行业提升产业水平和国际竞争力有很大的影响。国产船用耐蚀钢的研制将有效打破国外耐蚀钢技术对我国钢铁、船舶行业造成的技术壁垒。文章基于IMO相关标准,以油船货油舱为研究对象,就国内外船用耐蚀钢耐蚀性、焊接性能等研究方面进行归类总结。探索船用耐蚀钢的应用技术的推广发展与前景。     

船用带隔声罩空压机组浮筏隔振系统设计与隔声性能分析

为降低船用空压机噪声,设计带隔声罩浮筏隔振系统,采用有限元和边界元相结合的方法,建立带隔声罩空压机组浮筏隔振系统辐射声场模型,通过典型频率和典型测点研究了带隔声罩空压机组浮筏隔振系统的外场声辐射,并通过改变隔声罩钢板的厚度和隔声罩材质对隔声罩空压机组浮筏隔振系统进行隔声性能优化,结果表明所设计的船用带隔声罩空压机组浮筏隔振系统具有良好的隔声性能,这对船舶动力设备的振动与噪声控制具有参考意义。