内置式框架肋骨加强的长舱段舱段失稳临界压力理论计算方法研究

文章针对内置式框架肋骨加强的长舱段,推导了框架肋骨临界刚度的理论计算公式,给出了舱段框架肋骨临界刚度的计算方法;通过 ANSYS 有限元软件,比较分析了舱段失稳临界压力理论公式计算结果与有限元计算结果之间的误差,指出现行舱段失稳临界压力理论计算公式存在一定的适用范围;以舱段失稳压力有限元结果为修正基准值,引入修正系数 k 修正理论计算公式,以提高理论计算结果的准确性。     

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。     

内肋骨长舱段塑性总体稳定性计算方法研究

同时考虑肋骨偏心影响及高强度钢的弹塑性本构关系,利用Ritz法对内置环肋加强且含舯部特大肋骨的圆柱壳长舱段结构在静水外压下的塑性稳定性计算方法进行研究,分别基于J2流动理论和形变理论建立了结构小挠度塑性失稳临界压力的迭代计算方法,并在编程中优化了算法,针对长径比为3.1的高强度钢长舱段结构模型进行了有限元对比计算.结果表明,本文方法给出的长舱段结构塑性总体失稳临界压力与数值计算结果符合较好,可为舱段塑性总体稳定性设计计算提供一种新方法.     

环肋圆柱壳结构的肋骨径向初挠度超差加强研究

针对环肋圆柱壳结构的肋骨径向初挠度超差加强方法,在理论分析的基础上,利用APDL参数化有限元方法模拟肋骨径向初挠度。通过系列计算和无量纲化对比分析,验证了《规范》中肋骨强度理论计算公式的准确性,并推导了肋骨超差加强面积计算公式。通过系列仿真计算校核舱段的失稳临界压力,计算结果表明,部分肋骨具有径向初挠度时按强度要求加强后,能满足舱段稳定性要求,不需从稳定性的角度考虑肋骨超差加强方案。     

针对不同锥角的潜艇加肋锥-环-锥结构强度和稳定性

为解决潜艇结构中2个不同锥角的圆锥壳相连接时结合处存在的应力集中问题,提出了加肋锥-环-锥这一新型结构形式。为得到锥-环-锥结构强度、稳定性随锥角的变化规律以及该结构适用的锥角范围,采用数值仿真方法得到了不同锥角的锥-环-锥结构的过渡段各典型应力、舱段整体弹性失稳压力和失稳模式。结果表明,各典型应力与锥角之间近似呈线性关系,环壳跨中处各典型应力对锥角变化最为敏感,锥壳段的纵向应力与两侧锥角的差值有关;随锥角的增加锥-环-锥结构的肋骨刚度较临界刚度下降较快,锥角变化可能会引起结构失稳模式的改变;相比于锥-环-柱结构,当柱壳侧的锥角在0°到10°的范围内变化时,锥-环-锥结构过渡区域的峰值应力和舱段整体弹性失稳压力和锥-环-柱结构相差不大。研究结果可为锥-环-锥结构设计提供参考。     

针对不同锥角的潜艇加肋锥-环-锥结构强度和稳定性

为解决潜艇在设计过程中两个不同锥角的圆锥壳相连接时结合处存在的应力集中问题,基于加肋锥-环-柱结合壳,提出了加肋锥-环-锥这一新型结构形式。为得到锥-环-锥结构强度、稳定性随锥角的变化规律以及该结构适用的锥角范围,本文运用有限元软件建立锥角不同的系列模型,得出锥-环-锥结构在保持一侧锥角大小、锥锥相交处的半径及环壳跨长不变时结构过渡段各典型应力、舱段整体弹性失稳压力与失稳模式随另一侧锥角的变化规律。结果表明,各典型应力与锥角之间近似呈线性关系,环壳跨中处各典型应力对锥角变化最为敏感,锥壳段的纵向应力与两侧锥角的差值有关;随锥角的增加肋骨刚度较临界刚度下降较快,锥角变化可能会引起结构失稳模式的改变;在10°的锥角变化范围内,锥-环-锥结构过渡区域的峰值应力和舱段整体弹性失稳压力和锥-环-柱结构相差不大,在整个锥角变化范围内采用锥-环-锥结构都是可行的。研究结果可为锥-环-锥结构设计提供参考。     

基于Abaqus的环肋圆柱壳长舱段稳定性分析与结构优化

采用大型非线性有限元软件Abaqus分析了环肋圆柱壳长舱段的稳定性规律,对于环肋圆柱壳长舱段,随着舱段长度的增加,其稳定性的数值仿真解与解析解差别逐渐增大,有限元计算结果能够更加合理准确地反映其稳定性状况.现行规范对于环肋圆柱壳长舱段稳定性的求解适用性有所下降,应该考虑对理论公式进行修正.针对某种典型的环肋圆柱壳长舱段,分别采用一根和两根框架肋骨的方案进行结构优化以提高其总体稳定性,结果表明,一根框架肋骨的优化方案重量较轻,稳定性指标更加接近规范的容许值,两根框架肋骨则比较节省舱内空间.综合考虑,一根框架肋骨的方案更加合理.     

环肋圆柱壳总稳定性探讨

本文导出了带有肋骨抗压刚度项的环肋圆柱壳总稳定性方程式.提出α1＞α1(·)是出现m≠1失稳形态并取得最小临界压力的条件.绘出α1(·)曲线,可供工程设计使用.强调必须进行试验研究,以确定m≠1总体失稳时,几何非线性与物理非线性修正方法.     

纵横加肋圆柱壳稳定特性

在一定条件下,环肋圆柱壳稳定性存在异常特性区间,即减小舱长或增大横向肋骨尺寸,环肋圆柱壳总稳定性理论临界压力不变。在这两类异常特性区间内,可以通过加设纵骨的方式来提高圆柱壳结构的总稳定理论临界压力。当相对厚度减小时,纵骨在提高总稳定临界压力方面的作用更加明显。纵横加肋圆柱壳横向刚度不足时,其稳定性也存在异常特性区间,即增大纵骨尺寸,总稳定理论临界压力保持不变。     

肋距对环肋圆柱壳壳板稳定性的影响

为研究环肋圆柱壳壳板稳定性的有关性质,对其失稳临界压力进行曲线绘制。在潜艇耐压船体相关参数范围内,环肋圆柱壳壳板失稳时,纵向失稳半波数 m= 1,周向失稳整波数 n ＞10。壳板失稳临界压力随肋距的缩小而增大,当仅受轴向外压力时,壳板失稳临界压力不随肋距的变化而改变。根据潜艇耐压船体相关参数范围,计算环肋圆柱壳总体失稳临界压力和壳板失稳临界压力的取值范围。在设计中,应使总体失稳临界压力等于或略大于壳板失稳临界压力。     

摇摆驱动系统液压马达驱动装置设计

针对新型舰艇出海试验存在成本较大、信息采集不便、过程不可控、不安全等问题,开发设计了实验室摇摆驱动系统,该系统具有模拟舰艇摇摆运动的功能,为我国新型舰艇摇摆试验提供了试验平台。介绍舰艇模拟舱段摇摆运动分析与驱动机理,同时,完成液压马达驱动装置的结构和系统设计,并在实验室条件下实现舱段的加载摇摆,完成舰艇执行高海情任务的模拟,为保障舰艇的安全性和稳定性提供试验数据。     

典型舱室结构内爆毁伤效应

为研究内爆载荷下的典型舱室结构毁伤效应,针对大型舰船的典型舱室结构,结合冲击波载荷的经验计算公式,采用一种简化算法对爆炸舱室板架整体损伤情况进行计算,并使用数值仿真方法进行验证。分析常规反舰导弹作用下的典型舱室结构毁伤模式。根据相关大尺度模型内爆试验结果,研究爆炸舱室板架失效模式,并用试验结果对简化算法再次验证。结果表明,该简化算法具备一定的可靠性和准确性。     

小水线面双体船下潜体局部强度分析研究

本文针对小水线面双体船特有的下潜体结构,运用MSC.Patran软件建立下潜体有限元模型,参考英国劳氏船级社特种船规范中的设计载荷,对下潜体典型部位三舱段模型进行计算分析,并考虑了破损工况下的下潜体局部强度问题。计算结果表明,下潜体各舱室破损状态下的应力比健康状态下大,且下潜体船艏和艉部目标舱的应力比舯部略大,各目标舱中强扶强材、纵桁、横框架和横舱壁是应力较大的结构,在设计和建造时应重点考虑。     

基于CATIA和VIRTOOLS技术的虚拟机舱漫游研究

针对虚拟机舱漫游的现状,充分利用CAD技术和虚拟现实技术,提出了一种新方法,构建漫游框架,研究实现的关键技术,同时利用该方法开发某艇机舱的虚拟漫游.设计部门可以采纳客户的反馈意见,修改设计,缩短开发周期.艇员可以了解机舱布置,提高训练的实效性和经济性.     

基于遗传算法与临境环境的机舱优化仿真

依照船舶建造规范要求,用AutoCAD软件建立船舶机舱模型,利用遗传算法对船舶机舱进行优化布置,以Creator和Vega软件为平台,实现临境视觉仿真,结合人体工程学,通过虚拟人对机舱设备进行可安装可操作性评估,实现对机舱布置设计的最优目标。     

船舶舱室设计中的人机工程仿真合理性评估研究

本文针对当前船舶舱室设计中面对的人机工程问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种人机工程仿真合理性评估方法。通过选择合适的评估指标,从活动可达性、活动可视性、活动空间、活动舒适性、活动安全性及环境因素等多个角度全方位对舱室设计开展评估。并以某船员居住舱室为例开展了相应的仿真评估,有助于提前对设计结果进行可行性验证,避免设计失误,提升船员居住体验。     

水下无人航行器外挂吊舱水动力试验及操纵性分析

在循环水槽开展了某带吊舱水下无人航行器的水动力试验,绘制出了航行器阻力曲线,得到了与操纵性相关的主要水动力系数,在此基础上对水下无人航行器的运动稳定性进行了分析,并与不带吊舱情况下的水下无人航行器操纵性进行了比较。试验结果可为水下无人航行器推进系统设计及运动控制与仿真提供依据。     

半潜式平台稳性研究

海洋资源勘探不断向深海发展，适合深海作业的半潜式平台成为研究热点，而稳性校核多是针对自升式平台，少有对半潜式平台的稳性研究。考虑到柱稳式平台与自升式平台稳性恒准的差异，本文针对半潜式平台，用Moses软件计算半潜式平台稳性，具体做法为对某一半潜式平台进行数字化建模，之后通过改变横摇角得到平台的风倾力矩和复原力矩曲线，从而对平台的完整稳性、碰撞破损稳性以及单舱进水剩余稳性进行分析校核。得出结论如下：1）该平台在油田拖航下最危险的情况为艏摇角60°时，在其它工况下最危险的情况为艏摇角30°时；2）半潜式平台吃水的增大不利于平台的完整稳性；3）在油田拖航工况下，舱室的组合碰撞破损对平台稳性影响最小；4）对于碰撞破损稳性来说，半潜式平台的稳性程度不一定随着吃水增加而降低，具体情况要根据在不同吃水下不同的舱室组合来判断；5）平台在作业工况、远洋拖航工况和油田拖航工况下最危险的进水舱室分别为WB01P、FWD4P和AFT3P；6）平台的吃水增加不利于平台单舱进水后的剩余稳性。希望本文提出的方法可为其他半潜式平台的稳性分析提供参考。     

舰艇设备舱室爆炸冲击响应研究

为提高舰艇舱室及内部设备的抗爆炸冲击能力,应用瞬态分析软件 LS-DYNA分析计算包含大型设备的舰艇舱室内部爆炸冲击响应情况。使用弹塑性金属材料本构模型及 JWL炸药本构模型建立舱室有限元模型后,使用流固耦合算法首先对舱室内爆炸冲击波的传播情况进行计算分析,然后通过设备基座变形和设备基座冲击加速度2个方面对舱室内设备爆炸冲击响应情况进行比较分析,评估舱壁厚度对设备冲击的影响情况。最后得出相关结论,这些结论对舱室内设备的合理布置以及设备抗冲击结构设计有一定的参考价值。