基于振动分析技术的潜艇舱段结构优化设计

舱段是潜艇的主要组成部分,为了降低潜艇结构的振动,在设计舱段时,需要选择合适的结构参数。舱段的基本结构是外壳板、纵骨和肋骨,选择外壳板的板厚、纵骨和肋骨的截面尺寸、纵骨和肋骨的数量作为设计参数,分别计算参数不同时舱段结构振动均方法向速度,根据计算结果,总结振动响应的谱峰频率、峰值与激振力频率、作用方向、舱段结构设计参数之间的关系,以此为基础,合理地设计舱段结构的参数和形式,达到了降低舱段结构振动水平的目的。     

基于振动分析技术的潜艇舱段结构优化设计

舱段是潜艇的主要组成部分,为了降低潜艇结构的振动,在设计舱段时,需要选择合适的结构参数.舱段的基本结构是外壳板、纵骨和肋骨,选择外壳板的板厚、纵骨和肋骨的截面尺寸、纵骨和肋骨的数量作为设计参数,分别计算参数不同时舱段结构振动均方法向速度,根据计算结果,总结振动响应的谱峰频率、峰值与激振力频率、作用方向、舱段结构设计参数之间的关系,以此为基础,合理地设计舱段结构的参数和形式,达到了降低舱段结构振动水平的目的.     

不等间距分舱结构声辐射特性研究

研究舱段结构振动、声辐射特性随分舱形式改变的变化规律,对潜艇结构声学优化设计具有十分重要的意义。从结构声学设计的角度出发,在保持相邻两个舱段总长度不变的情况下,调整两个舱段的长度,采用结构有限元法、结构有限元耦合流体边界元方法,以辐射声功率、湿表面均方法向速度和辐射效率作为衡量结构噪声辐射能力的主要衡量指标,系统地研究整个结构振动和声辐射特性。在流体部分的计算中,采用网格重叠算法,以提高计算效率。通过调整分舱形式,在一定频段,改变了整个舱段结构振动声学传递函数的谱峰频率,降低了谱峰幅值,因此,可以通过改变分舱形式以改变舱段结构声学特性,使设备激振力的谱峰频率与结构振动声学传递函数的谱峰频率错开,实现对辐射噪声的控制。     

潜艇耐压舱段静动力性能计算分析

对一定几何尺寸、水深下的潜艇耐压舱段，设计满足强度和稳定性要求的较佳结构；以环肋柱壳为例分析各结构尺寸对其强度和稳定性的影响，并对其在流场中的振动频率进行计算分析。本设计及频率计算采用C#语言自编程序软件，快捷准确有较强实用性和工程意义。最后采用软件Ansys建立环肋柱壳模型，计算其失稳压力及频率，进一步证明理论分析结果的可靠性。     

凹角处设舱壁的轴对称凹凸角舱段优化设计

对凹角处设舱壁的轴对称凹凸角舱段结构分别用迁移矩阵法及有限元方法进行了应力分析,对比了2种计算方法所求结果的差别.用迁移矩阵法对舱段结构的主要参数进行了强度优化,并分析了各参数对舱段最大表面应力的影响.用迁移矩阵法对凹角设舱壁与凸角设舱壁的凹凸角舱段分别优化,对优化后两舱段的应力控制、所需材料的最大厚度及重量进行对比分析,开创了一条用迁移矩阵法对潜艇结构进行优化计算的新路.     

潜艇长舱段结构强度和稳定性研究

本文在消化吸收国内外潜艇长舱段结构强度和稳定性研究方法的基础上,总结出长舱段的总体失稳波形和计算方法,在此基础上应用有限元方法对长舱段结构强度和总体稳定性进行数值分析研究,揭示了长舱段结构的力学特性、结构强度和稳定性分布规律等。文中还根据总体失稳压力-框架肋骨惯性矩变化关系曲线搜索框架肋骨最优截面刚度参数,为框架肋骨结构参数选取提供技术参考。     

潜艇推进轴系纵向振动模型与解析研究

[目的]为了解决潜艇推进轴系纵向振动问题,[方法]将复杂的潜艇推进轴系简化为均匀阶梯轴系连续模型,采用波分析(WPA)法对各均匀轴段的纵向振动传递关系进行推导。结合实际推进轴系边界条件,给出推进轴系纵向振动在螺旋桨激励下的稳态响应。进一步对推进轴系纵向振动的第1阶固有频率的无量纲公式进行推导,并分析结构参数对固有频率的影响。[结果]将理论计算值与有限元软件仿真结果及实验测试值进行对比,证明了均匀阶梯轴系连续模型的可靠性,可应用于推进轴系纵向振动研究分析。得到的第1阶无量纲公式为后续对潜艇推进轴系纵向振动的分析打下基础。[结论]研究成果具有一定的工程应用价值。     

以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性探讨

采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,对SUBOFF潜艇模型的一个舱段在考虑不同声反射边界条件下的水下辐射噪声进行了数值计算,并讨论了以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性。分析结果表明,不同声反射边界条件下辐射噪声的指向性比较一致,但不同边界条件下辐射噪声的最大声压级误差较大,声反射边界条件对舱段模型辐射噪声的影响不可以简单忽略,为对不同潜艇结构进行噪声估算提供了参考。     

舰船高传递损失复合托板振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了潜艇典型舱段双层圆柱壳舷间高传递损失复合托板结构。通过初步优化,得到隔振效果最优的刚性阻振质量块的最优截面尺寸和布设位置,并将最优参数的刚性阻振质量块等效为相同截面惯性矩的球扁钢。在满足舱段总重量及危险截面结构强度的约束条件下,以舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级为目标函数,对高传递损失复合托板的开孔半径和托板角度进行动力学优化设计,得到最优振动特性的复合托板形式。由优化结果得到,在中、高频段内,高传递损失复合托板有明显的降噪作用,舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级降低了1.66 dB。     

HCSR直接计算边界条件合理性分析

以某成品油船为例,建立全船结构有限元模型,选取典型装载工况,进行全船结构强度直接计算,按照HCSR要求,"切"出船中区域345舱的舱段模型,保持网格和载荷不变,施加边界条件,进行舱段结构强度直接计算,并与全船直接计算在345舱段范围内对应的应力应变值进行对比分析。计算结果表明,在评估区域内同一节点的应变值和同一单元的应力值相差很小,验证了HCSR直接计算中边界条件的合理性。     

基于声辐射特性分析的舱壁边缘开孔参数优化设计研究

为满足潜艇设计整体性、实用性和技术性要求,结构组、管路组及机电组等需对特殊舱壁边缘进行开孔处理.为研究舱壁边缘开孔对潜艇水下振动和声辐射特性的影响,以两舱段环肋圆柱壳为研究对象,采用结构有限元耦合流体边界元方法,通过FORTRAN和DAMP混合编程,计算了在不考虑开孔加强结构条件下不同开孔位置、开孔数目及开孔大小的圆柱壳水下辐射声功率曲线,得到基于声辐射特性的开孔参数优化方案,为潜艇舱壁结构设计提供合理依据.     

基于声辐射特性分析的舱壁边缘开孔参数优化设计研究

为满足潜艇设计整体性、实用性和技术性要求,结构组、管路组及机电组等需对特殊舱壁边缘进行开孔处理。为研究舱壁边缘开孔对潜艇水下振动和声辐射特性的影响,以两舱段环肋圆柱壳为研究对象,采用结构有限元耦合流体边界元方法,通过FORTRAN和DAMP混合编程,计算了在不考虑开孔加强结构条件下不同开孔位置、开孔数目及开孔大小的圆柱壳水下辐射声功率曲线,得到基于声辐射特性的开孔参数优化方案,为潜艇舱壁结构设计提供合理依据。     

基于有限元分析的潜艇耐压液舱结构系统可靠性计算

潜艇耐压液舱结构复杂，往往需进行有限元分析以获得结构在极限载荷作用下的应力。此时，由于失效函数缺乏显式表达，故应用一般的可靠性计算方法将遇到困难。作者采用人工神经网络代替传统的多项式函数拟合失效面，并结合方向抽样技术，提出了基于有限元的结构系统可靠性计算的新算法。由于该方法引入了结构有限元分析，且无需进行失效模式间相关性的近似分析，因而计算精度好，适用范围广泛。潜艇耐压液舱结构系统可靠性分析的算例表明，该法有效地解决了复杂工程结构的系统可靠度计算问题。     

现役潜艇加装高压空气瓶的工艺研究

为提高潜艇在大深度下抗沉自救能力，在进行大深度试验的潜艇上临时加装高压空气瓶十分必要。而现役潜艇由于装备、空间及进舱条件所限，需要对空气瓶进舱工艺重新进行研究。为此，对加装空气瓶的必要性及其进舱工艺进行了计算、研究与设计，并提出了一种适合现有某型潜艇的进舱工艺。     

潜艇耐压液舱结构几种应力近似解析法的简要评述

首先进行了潜艇耐压液舱结构四种应力近似解析法的比较分析；指出了《潜艇强度》中推荐的方法已不适用，黄加强方法被沈丰方法包含，国外的一种方法与沈丰方法典型点计算结果接近，但沈丰方法简单，实用；     

基于MATLAB的潜艇耐压液舱结构优化设计

本文以MATLAB为平台,进行了同心圆和准同心圆式潜艇耐压液舱结构的优化设计。计算结果与有限元计算结果相比偏于安全,两种结构形式的优化结果比较接近,考虑到工程实际,准同心圆式潜艇耐压液舱结构值得推荐。     

潜艇锥柱结合壳焊趾表面裂纹疲劳寿命计算

随着潜艇用钢屈服强度的不断提高，潜艇耐压壳体的直径及锥壳的半锥角的不断加大，潜艇耐压壳体锥柱结合壳连接焊接焊趾处的疲劳寿命已越来越受到设计人员的重视，但目前还没有可靠的设计方法可以遵循。针对潜艇锥柱结合壳连接焊缝处的受力特点为压弯结合应力，在分析了平行于裂纹面的应力，曲率的约束以及液楔的作用对潜艇焊趾表面裂纹疲劳寿命的影响进行分析后认为，潜艇锥柱结合壳焊距表面裂纹疲劳寿命计算可以采用对压应力进行修正的应力强度因子计算模型。本文给出了对压应力进行修正的应力强度因子计算式，在此基础上提出了一套能考虑焊距的外应力集中以及爆接残余应力等影响的受压弯应力焊接结构焊趾裂纹疲劳寿命计算方法，对初始表面裂纹形状和大小对疲劳寿命的影响进行了系列计算，计算结果表明，本方法预报出的疲劳寿命与实验结果在量级上是吻合的，但在推向实用之前还需要做更多的实验验证。     

某科考船艉部舱段振动固有频率计算方法

[目的]艉部振动是研究船舶振动的重要组成部分,为了提高艉部振动的计算精度和效率,[方法]研究局部舱段模型建模范围和混合模型中舱段模型的建模比例。运用有限元法,对某直叶桨科考船分别建立不同的模型方案:6个不同比例的混合模型方案用于讨论详细舱段模型建模的比例;5个不同范围的局部舱段模型方案用于研究不同建模范围对固有频率的影响。此外,对刘易斯法和虚拟质量法考虑附连水质量的影响进行讨论。[结果]研究表明,混合模型的舱段模型建模比例在1/5L(船长)以上时,各方案的频率计算结果接近;当建模范围在振动节点附近时,局部舱段计算结果与混合模型计算结果吻合较好;使用刘易斯法和虚拟质量法对局部舱段模型进行计算时,计算结果差异较大。[结论]因此,建议用建模范围为1/4L的局部舱段模型研究船舶艉部振动,并推荐使用虚拟质量法考虑附连水的影响。     

LNG Ready方案下的VLOC LNG舱段结构直接计算方法

为满足船舶低硫排放要求，液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)Ready方案应运而生。结合超大型矿砂船(Very Large Ore Carrier, VLOC)LNG舱段的布置和结构特点，提出一种LNG舱段结构直接计算方法，并对该方法的若干要点进行研究，包括模型范围和要求、计算载荷和工况的选择等。以某VLOC为例，运用该方法进行LNG舱段结构的有限元直接计算，计算结果指出LNG舱段需要进行结构加强的关键区域。     

带纵骨实肋板式耐压液舱壳板强度计算方法研究

本文把耐压液舱结构看成一弹性整体，先对其进行整体求解，然后再对耐压液舱壳板按具有初始膜应力的混合边界问题求解。结果表明：在弹性范围内，本文方法计算值与有限元计算值及实验值吻合较好；在弹塑性范围内，本文对耐压液舱壳板边界约束的处理比文献「１」方法更符合弹塑性状态时其边界约束的真实状况。