复合材料发射筒水锤载荷数值模拟与试验验证

本文使用有限元数值仿真方法对某型复合材料发射筒进行水锤动态载荷下结构强度、刚度研究。研究结果表明,主体段采用复合材料,上、下法兰采用铝合金的结构方案,能够满足承载要求。开展部段样机的承载试验,与样机的仿真结果吻合,验证设计结果的正确性,为碳纤维复合材料筒设计提供支撑。     

玻璃钢双体游艇结构可靠度设计

可靠度设计可以较为真实地反映结构安全状态,现已成为结构设计的重点方法之一。本文以一艘玻璃钢双体游艇为例,通过频域水动力分析确定其最危险航行工况,进而对研究对象进行结构应力分析与可靠度计算。在满足可靠度安全要求的基础上,通过改变艇体铺层厚度对双体游艇进行轻量化设计。设计结果显示轻量化效果达到29.1%,优化设计结果良好。该种基于可靠度的设计方法对复合材料船艇结构设计具有一定的参考价值。     

大厚度船用复合材料螺旋桨桨叶设计与成型工艺

为开展大厚度船用复合材料螺旋桨桨叶设计与成型工艺的研究,结合复合材料成型工艺经验,以桨叶几何型值的确定作为设计和研究切入点,对船用复合材料螺旋桨桨叶进行原材料选择以及复合材料桨叶的结构与铺层设计等工作,得到了满足强度要求的桨叶设计方案。在此基础上,提出1种大厚度复合材料螺旋桨桨叶的制备方案,为大直径和大厚度船用复合材料螺旋桨的成型工艺提供了参考。     

发射筒热力耦合场下力学性能研究

发射筒是潜载导弹发射装置的重要组成部分,需要有足够的强度和刚度满足不同发射条件。本文结合实验数据,建立仿真模型,通过静力分析得到压力和结构载荷作用下的变形和应力分布;通过温度场分析得出筒上温度分布及温度载荷作用下应力应变情况;通过热力耦合场分析得到发射筒整体变形与应力分布。结果表明:在气压和结构载荷作用下发射筒最大变形1.5 mm,筒底应力125 MPa;温度场下温度自筒底段至筒体段阶梯分布,热应力作用下最大变形3.5 mm,最大应力317 MPa;热力耦合场下发射筒最大变形4.23 mm,最大应力384 MPa。3种工况下分析结果显示温度载荷是影响发射筒应力应变的主要因素,设计时在筒底圆弧面中心处需要加强。     

深海复合材料悬链线立管基于可靠度的优化设计

研究基于可靠度的方法,对深海复合材料悬链线立管进行优化设计分析。对于正交各向异性层合复合材料结构而言,叠层顺序不同、各层铺角变化以及层间厚度差异等都会影响到结构的承载能力,因此,有必要引进可靠度作为优化设计指标。首先,根据经典层合板理论计算整体模型的等效属性,建立悬链线立管整体分析模型,得到关键截面响应,以此作为局部分析模型的约束;然后,运用试验设计方法构建Kriging近似模型;最后,利用蒙特卡罗撒点方法对比分析确定性优化与可靠性优化的结果。研究表明：优化后的深海复合材料立管在满足应力强度设计的要求下可有效降低结构重量,所提出的基于可靠度的优化设计复合材料悬链线立管具有可行性。     

复合材料舵固有频率优化设计

[目的]舰船舵体结构在舰船航行中不可避免地会发生振动,有必要通过合理的优化设计来使舵体结构的一阶固有频率避开其工作频率。[方法]为此,从3个方面讨论复合材料舵一阶固有频率的优化设计问题,基于有限元软件ABAQUS完成复合材料舵的仿真分析,并在给定初始设计参数后再计算初始的一阶固有频率。首先,开展骨架布局的规律分析,通过对照10组骨架布局形式下的固有频率大小,确定较优的骨架形式;然后,基于Isight优化软件,运用梯度算法NLPQL对纵、横骨架厚度进行优化分析;之后,同样采用Isight软件,基于LSGRG算法对蒙皮的铺层厚度进行优化;最后,通过对照10种铺层顺序形式,确定较优的铺层顺序。[结果]优化计算结果显示,复合材料舵的一阶固有频率相比初始方案提升了169.19%,同时重量下降了16.63%。[结论]表明所采用的优化思路和方法对于复合材料舵一阶固有频率的优化是可行的,并能获得令人满意的设计方案。     

静压作用下夹芯复合材料圆柱壳失效模式的有限元分析

基于有限元计算软件ABAQUS,对静水压力作用下夹芯复合材料圆柱壳的失效模式进行研究。首先,采用ABAQUS的材料库和单元库,建立高效、精确的夹芯复合材料圆柱壳的仿真计算方法;进而,基于TSAIW理论、Hashin理论和第四强度理论,分别建立表层材料和芯材的强度失效判据;最后,分析跨度/半径比、表层/芯材厚度比、内/外表层厚度比以及铺层角度等因素对圆柱壳失效模式的影响规律,可为夹芯复合材料圆柱壳的结构优化设计提供依据。     

静水压力下纤维缠绕复合材料壳体耐压因子的优化设计（英文）

基于遗传算法和数值分析一体式优化平台,以设计压力因子为目标函数,结构失稳和材料静强度破坏为约束条件,纤维缠绕策略和铺层方式为变量,对静水压力作用下碳/环氧、硼/环氧和玻璃/环氧等三种复合材料壳体的耐压因子进行优化设计。结果表明,复合材料耐压壳体在深海环境下能够提供充足的正浮力;对于不同的复合材料,最大设计压力受限的因素有所不同,主要受限于结构失稳或材料强度破坏;纤维缠绕策略和铺层方式对设计压力因子具有显著影响。文中最后提出变厚度设计、复合材料肋骨等增强方式,旨在解决结构失稳或材料强度破坏对最大设计压力的限制,研究成果可为复合材料耐压壳体结构设计提供参考。     

500 t半圆体与箱筒预制场的改扩建

原200t半圆体预制场已不能满足大型半圆体和箱筒的生产要求。通过对场地的整体规划设计、改造,使整个场地得到了有效的利用,满足500t半圆体和混凝土箱筒的预制及出运,优化了工艺,提高了效益。     

新型圆筒型FPSO运动抑制结构的优化设计

针对圆筒型浮式生产储卸油装置（FPSO）垂荡运动性能较差等问题，设计具有通海形式的延伸筒体与减动结构的新型圆筒型FPSO。通过建立水动力分析模型，对不同运动抑制结构模型的垂荡与纵摇的固有周期和运动响应幅值算子（RAO）进行数值计算，对运动抑制结构型式的延伸筒体和阻尼孔进行优化设计。在时域耦合分析中，结合我国南海环境，通过设计合理的系泊系统，得到新型圆筒型FPSO的运动的响应历程，并对系泊系统进行安全校核。结果表明，延伸筒体高15 m、阻尼孔直径1.0 m为优化后的构型，该构型能节约成本、满足项目设计要求以及南海百年一遇的生存工况。     

静水压力下纤维缠绕复合材料壳体耐压因子的优化设计

基于遗传算法和数值分析一体式优化平台,以设计压力因子为目标函数,结构失稳和材料静强度破坏为约束条件,纤维缠绕策略和铺层方式为变量,对静水压力作用下碳/环氧、硼/环氧和玻璃/环氧等三种复合材料壳体的耐压因子进行优化设计.结果表明,复合材料耐压壳体在深海环境下能够提供充足的正浮力;对于不同的复合材料,最大设计压力受限的因素有所不同,主要受限于结构失稳或材料强度破坏;纤维缠绕策略和铺层方式对设计压力因子具有显著影响.文中最后提出变厚度设计、复合材料肋骨等增强方式,旨在解决结构失稳或材料强度破坏对最大设计压力的限制,研究成果可为复合材料耐压壳体结构设计提供参考.     

筒口气泡对发射筒盖影响数值计算与分析

针对发射筒盖因受力产生卸载而影响筒口气泡外形和筒盖受力的问题,采用VOF模型和动网格技术,建立筒盖三维轴对称模型和筒盖系统受力模型。在基于实测数据校验模型的基础上,计算并分析了筒口气泡对发射筒盖的影响,获取了不同速度条件下筒口气泡作用在筒盖上的载荷变化和运动变化特性数据。结果分析表明,在发射过程中由于筒口气泡演变,筒盖承受了相当程度的扰动,且受载方向存在周期性变化特性。研究方法及其结论可为筒口压力场预测以及筒盖设计提供有益的指导。     

LNG接收站储罐温度场及其参数优化研究

针对液化天然气(LNG)接收站储罐保冷性问题,文章以某LNG全容式双壁金属罐为研究对象,对储罐的罐顶、罐壁和罐底进行了漏热理论分析,并运用有限元方法分别对储罐的罐顶、罐壁和罐底进行温度场数值模拟,再将数值模拟的结果与某LNG接收站的实测数据进行对比验证,得出罐底是储罐整体漏热量最大的部分,进一步研究储罐罐底保冷层厚度与冷损失的关系,并进行参数优化,为工业LNG储罐的设计和改进提供依据。计算结果分析显示,当罐底保冷层设计厚度为520 mm时,罐底漏热量占储罐整体漏热量的41%;当保冷层厚度增加至1 200 mm时,罐底漏热量占储罐整体漏热量的比例降至23%。     

复合材料桅杆层合板刚强度分析研究

针对封闭式桅杆中复合材料层合板结构进行设计,提出复合材料层合板结构设计方案。综合利用有限元软件ANSYS和相关强度准则对桅杆的复合材料部分进行强度和刚度校核,分析并总结出相关特性。确定并得出满足要求的复合材料层合板厚组合,实现复合材料桅杆的优化设计。并验证了设计的可行性,为复合材料桅杆以后的设计研究提供参考。     

船用克令吊筒体焊接装置设计

为了提高克令吊筒体的焊接质量,降低焊工的劳动强度,以克令吊筒体的技术规范要求为基础,设计出新型船用克令吊筒体焊接装置。实践表明,该装置满足设计要求,可有效提高焊接工作效率。     

某型导弹垂直发射筒底部与潜艇连接方式对比分析研究

本文对比分析某型导弹垂直发射筒底部与潜艇多种连接方式,研究了潜艇深潜时的发射筒变形规律,仿真计算出潜艇深潜时导弹发射筒下适配器部位的变形量,优选出铰接+筒间支板的连接方案为发射筒底部与潜艇最佳连接方式。     

舰载导弹发射筒指向精度研究

指向精度是衡量导弹发射筒发射精度的一项重要指标,为导弹提供了初始的出筒角度,是导弹是否能够准确命中目标的关键因素之一。本文通过剖析某舰载倾斜固定式导弹发射筒的总体结构,确定了影响导弹发射筒指向精度的因素,运用基于均方根值和最大值相结合的误差分析理论对导弹发射筒的指向精度进行统计计算,结合数据对比分析,提出1套可靠且系统的研究方法。该研究方法在一定程度上解决了影响导弹发射筒指向精度各个因素之间的相位角问题,较为客观地反映了指向精度的真实情况,对导弹发射筒总体设计具有一定的指导意义和应用价值。     

某型导弹垂直发射筒底部与潜艇连接方式对比分析研究

本文对比分析某型导弹垂直发射筒底部与潜艇多种连接方式,研究了潜艇深潜时的发射筒变形规律,仿真计算出潜艇深潜时导弹发射筒下适配器部位的变形量,优选出铰接+筒间支板的连接方案为发射筒底部与潜艇最佳连接方式.     

基于参数灵敏度的漂浮物推拖船结构优化

基于参数灵敏度分析方法完成了漂浮物推拖船的结构优化设计。在对整船结构的设计变量进行约束基础上,建立了整船结构优化模型。通过优化板材厚度和骨材型号等离散模型,使得船体结构满足相应的频率特征和强度要求。通过模拟退火算法分析漂浮物推拖船静态和动态特性,并建立其优化模型。实验结果表明:基于参数灵敏度分析的结构优化可以减轻船舶整体结构质量,且在满足强度和刚度需要的前提下具备较高的自然频率裕度和较低的振动频率。优化后,全船总质量降低5.31 t,一阶垂直频率减少10.086 7 Hz,二阶垂直频率减少10.572 8 Hz。     

舰载导弹发射舱内燃气流热效应研究

连续发射导弹后,舰载导弹发射舱内的温度会因发射筒的持续散热而明显升高。当舱内温度升幅超过安全温度后,将造成安全隐患。建立了发射筒散热的数学模型,选取了几种典型的导弹发射模式,对发射舱内时间-温度变化过程进行了模拟计算。计算结果表明,在某些饱和发射模式下,发射舱内温度升速较快、升幅较大,甚至超过规定的安全温度。该方法可以在发射舱工程设计前,为发射筒的隔热设计提供理论依据,同时为导弹发射舱内温度监控方案设计提供技术支持。