水面舰艇舷侧抗冲击防护结构形式初探

利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA和ABAQUS对水面舰艇舷侧抗冲击防护结构形式进行了探讨.分别对传统单壳舷侧结构;双层舷侧结构;双层舷侧结构,舷侧边舱灌满水;双层舷侧结构,舷侧边舱注入一半水;Y型舣层舷侧结构共5种结构的抗远场水下非接触爆炸性能进行了对比计算分析.比较分析了这5种舷侧结构舰体及内部结构的加速度、速度及应力响应数值.研究表明,在远场水下非接触爆炸条件下,双壳结构的抗冲击性能比起传统单壳舷侧结构有很大的改善,而Y型双层舷侧结构的抗冲击性能则明显优于这两种结构.     

舷侧防护结构抗导弹动能穿甲防护性能数值仿真

[目的]为了分析不同的舷侧防护结构抗导弹战斗部动能穿甲的防护性能,[方法]设计单层均质钢装甲结构、双层格栅防护结构等舷侧防护结构,采用数值仿真方法对比不同的舷侧防护结构阻拦中型亚音速半穿甲反舰导弹战斗部的效果。[结果]研究结果表明:采用形式简单的单层均质钢装甲作为舷侧防护结构时,需采用力学性能优良且厚度50 mm以上的某高强度钢,并且在实船应用中还应考虑薄、厚板间施工以及异种钢电位差腐蚀等问题;而采用双层格栅舷侧防护结构则可以避免上述问题。对于双层格栅防护结构,在重量一定的条件下,通过将重量资源分配给内层板以增加内层板厚度,可以显著提高双层格栅结构的整体防护能力。[结论]研究成果可为水面舰船抗导弹动能穿甲舷侧防护结构设计提供参考。     

水下舷侧防雷舱结构防护效能评估方法研究

为评估大型水面舰艇舷侧防雷舱结构的防护效能,基于动力学和能量原理提出防雷舱结构防护效能评估的基本思路及方法。利用高速破片的穿甲能力和在不同介质中的速度衰减规律评估液舱吸收高速破片的效能;根据波动理论和能量原理确定高速碎片以及爆炸产物对液舱内壁的冲击载荷,并结合能量原理提出液舱内壁的破损判别准则。对典型防雷舱结构模型的液舱吸收效能和液舱内壁防护效能进行计算评估,评估结果与模型试验结果吻合良好。     

基于Abaqus的舷侧结构抗冲击性能优化

本文在Abaqus软件的基础上,对半圆管形舷侧结构进行数值仿真计算,通过改变其纵桁厚度和半圆管半径,对比分析船舶碰撞过程中半圆管形舷侧结构的损伤变形及吸能能力,得到了半圆管形舷侧结构的最优尺寸,为船舶的耐撞性结构优化设计提供依据。     

小型船舶的舷侧抗冲击结构研究

随着人类对海洋资源开采与利用率的不断增加,海上航线的密度增大,再加上气象、人文因素等导致船舶碰撞事故频繁发生。船舶碰撞事故往往会造成船体结构破坏、燃油泄漏、人员伤亡等严重后果,因此,研究船舶的舷侧抗碰撞冲击结构有重要的作用。本文的研究对象主要是小型舰艇的船舷结构,利用有限元仿真技术和模拟数值计算,分析和设计了小型舰艇的抗冲击结构,有效地改善了小型舰艇舷侧的抗冲击性和安全性。     

新型舷侧防护结构耐撞性能研究

采用数值仿真的方法对船舶碰撞动力学过程进行仿真再现。系列仿真计算结果表明,传统的舷侧结构在耐撞性能方面存在很多缺陷,针对大型VLCC船舶设计帽形、菱形、半圆管形三种新型纵桁形式的双层舷侧结构模型,并从碰撞载荷、结构损伤变形、能量的吸收与转换等角度对此三种新型舷侧结构与传统舷侧结构的耐撞性能进行对比分析,结果表明半圆管纵桁形式的双层舷侧结构模型具有最好的耐撞性。     

水面舰艇舷侧防雷舱结构水下抗爆防护机理研究

在文献[1]朱锡等人关于水面舰艇舷侧防雷舱结构模型抗爆试验研究结果的基础上,分析了水面舰艇舷侧防雷舱各层防护结构在舷侧遭受水中兵器接触爆炸时的破坏模式,从能量的角度计算了各个防护层的吸能率.提出能量流的概念,揭示了水面舰艇舷侧防雷舱的防护机理,从而为防雷舱的防护设计提供了理论基础.     

填充多胞元抗冲击防护结构动力学特性及防护性能研究进展

随着结构防护设计理念的发展,众多新兴的填充多胞元抗冲击防护结构不断涌现.国内外的研究表明,填充多胞元抗冲击防护结构的综合特性相对传统结构有较大改善,其结构的整体优化方向也由传统的线性设计方法衍生出各类非线性及多材料复合设计方法.针对各类填充多胞元结构,从力学性能、破坏模式与防护特性等方面进行论述,归纳各类填充多胞元结构...     

舰船舷侧液舱防护设计(英文)

Based on the traditional Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) algorithm, the linked-list search algorithm combined with the variable smoothing length and square support domain was put forward to improve the calculation efficiency and guarantee the calculation accuracy. The physical process of high velocity fragment impact on a broadside liquid cabin was programmed for simulation. The numerical results agreed well with those of the general software ANSYS AUTODYN, which verifies the effectiveness and feasibility of the numerical method. From the perspective of the outer plate thickness of the liquid cabin, the width of the liquid cabin, and incident angle of the fragment, the influence of these parameters on protective mechanisms was analyzed to provide a basis for protective design of a broadside liquid cabin. Results show that the influence of outer plate thickness is not obvious; therefore, the conventional design can be adopted in the design of the outer plate. The width of the liquid cabin has a great influence on the residual velocity of the fragment and the width of the liquid cabin should be designed to be as wide as possible under the premise of meeting other requirements. There is a certain incident angle in which the velocity attenuation of the fragment is most obvious, and the high-pressure zone near the inner plate is asymmetric. The inner plate of liquid cabin should be strengthened according to the hull form, principal dimensions, and vulnerable points.     

爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱剩余特性研究

为了抵御水下武器对舰船结构的毁伤,大型水面舰船在舷侧要设置多层防护结构。针对破片对防护水舱的毁伤情况以及破片穿透水舱的剩余特性问题,应用ABAQUS软件,采用耦合欧拉一拉格朗日方法,数值模拟了不同形状、不同质量、不同长细比的爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱,特别是背水钢板的演变过程。通过对数值试验结果的分析得到了爆炸破片穿透舷侧防护水舱剩余特性的规律。研究表明,球状破片的剩余速度要比柱状破片的剩余速度大得多,并且破片细长比也是影响破片剩余速度的重要因素。     

基于ANSYS/LS-DYNA的多层舷侧结构抗空中接触爆炸防护性能研究

针对典型舰船舱段不同舷侧结构(Y型舷侧和V型舷侧)的防护性能,采用ANSYS/LS-DYNA流固耦合分析模块对其在空中接触爆炸载荷作用下的动塑性响应进行数值模拟计算,并将结构毁伤的数值结果同已有经验公式进行对比验证。通过对不同舷侧型式舱段的破口以及塑性变形面积大小的对比分析,发现Y型舷侧结构的防护性能随翼板角度的增大而增强,且整体防护性能优于V型舷侧结构;而V型舷侧结构的防护性能跟翼板角度没有明显规律,只有部分角度结构能够提升防护性能;最后综合各算例毁伤效果得出120°Y型舷侧结构防护性能最优。     

多舱防护结构水下接触爆炸吸能研究

接触爆炸条件下,舰船结构破损非常严重,大型水面舰艇的多舱防护结构以空间换防护,可将接触爆炸载荷层层吸收,从而保护防护结构内部的各个舱室。文章根据一系列水下接触爆炸试验,结合水下接触爆炸载荷下作用载荷能量和结构破损吸能计算,分析了爆炸载荷能量与结构总吸能的比例关系,以及药量、结构参数对总吸能分配的影响,对提高多舱防护结构抗爆能力具有一定的参考价值。     

大型涡轮机组抗冲击性能数值研究

为找出舰船设备在受冲击时的薄弱环节,保证舰船战斗力,有必要分析舰用设备的抗冲击能力。分析了舰用涡轮机组的抗冲击能力,使用ProE软件建立涡轮机组三维几何模型,并利用HyperMesh软件进行有限元网格划分。将有限元模型导入ABAQUS软件,基于显示求解器对涡轮机组抗冲击能力进行时域计算。结果表明：典型部位轴承的响应更剧烈,压气机主轴的响应则相对复杂,应予以保护;涡轮机组在冲击校核工况下具有足够的安全性,且设备的薄弱环节主要集中在框架与底架搭接处,以及轴承、齿轮啮合齿和连接螺栓处等构件连接部位。     

隔声去耦瓦抗冲击性能数值研究

在水下结构表面敷设隔声去耦材料是应用最广泛也是非常有效的一种提高水下航行器隐身性能的方法。但由于隔声去耦瓦含有空腔的特殊结构形式,该空腔结构形式在受到爆炸冲击波时,腔体将产生变形并吸收能量,这必然会对水下航行器的抗冲击性能产生影响。基于有限元法,通过改变敷设在结构表面的隔声去耦瓦性能参数（包括空腔结构形式、空腔尺寸及材料厚度等）,采用ABAQUS大型非线性动力学分析软件,对隔声去耦瓦空腔结构变形与冲击波能量吸收之间的关系进行了研究,得到了隔声去耦覆盖层空腔结构变形、速度及加速度与冲击波能量吸收之间的关系,并在此基础上,给出兼具抗冲和隔振功能的声学覆盖层结构设计建议。结果表明在声学覆盖层满足结构减振降噪要求情况下,建议尽量减小声学覆盖层的腔体形状。     

舰船舷侧防护结构水下接触爆炸动响应分析研究

舰船舷侧防护结构在接触爆炸载荷作用下的动响应问题是舰船抗爆抗冲击设计的重要组成部分。根据国外水面舰船防护结构形式,在某单层舷侧舰船模型基础上增设舷侧防护隔壁结构,并应用国际上通用的动力有限元程序ABAQUS对其进行水下接触爆炸系列数值仿真实验,考核舷侧防护结构对舰船抗爆抗冲击性能的影响。通过结果的对比分析发现,增设舷侧防护结构后较明显改善了船体外板的损伤情况,且防护隔壁仅发生了少量的塑性变形没有产生破口,从而达到了保护内部机舱等重要舱室的目的,并以防护结构双层隔舱内填充液体抗冲击性能最佳。     

单舷侧散货船舷侧局部结构冗余度研究

基于冗余技术的并行原理,在三舱段分析模型的基础上,进行单舷侧散货船舷侧局部结构失效路径判断,并基于后屈曲理论和非线性有限元方法,应用储备冗余度因子R2作为结构冗余度的表达形式,对单舷侧散货船舷侧局部结构冗余度进行研究。研究表明:本文初步得到单舷侧散货船舷侧局部结构的2条失效路径符合实际,其中肋骨首先失效,会随即引起舷侧结构整体失效,需要引起关注;冗余度计算结果说明目标船的舷侧局部结构冗余度不满足要求,与本文失效路径判断的结果一致。本文方法可为船舶舷侧局部结构的冗余度分析和设计提供参考。     

LPG船舷侧结构的碰撞性能研究

研究了LPG船舷侧结构碰撞损伤过程和多种构件的抗撞作用,通过分析发现,LPG船的舷侧耐撞力远远低于同吨位的常规单壳船。LPG船的强肋骨在抵抗碰撞中起主要作用,由此提出提高常规LPG船舷侧结构提高耐撞力的最佳途径。     

传统双层舷侧结构的碰撞数值仿真研究

船舶碰撞是船体结构在很短的时间内承受巨大碰撞载荷作用的一种复杂非线性动态响应过程。应用非线性有限元数值仿真方法研究了传统双层舷侧结构在正碰状况下的碰撞性能,分析碰撞过程中舷侧结构的损伤特点和吸能特性,为研究提高舷侧结构抗撞性提供参考。     

小型艇舷侧结构碰撞损伤性能研究

船舶碰撞是在巨大冲击载荷作用下的一种复杂非线性瞬态响应过程。对于常用的小型艇而言,其体积小、总体结构刚度比较弱,因而对于碰撞所带来的破坏性更为敏感。本文运用MSC.dytran计算程序建模计算,着重分析小型艇舷侧结构碰撞损伤特性,最终获得了小型艇的碰撞损伤主要是艇体的总体弯曲变形,损伤变形区域占全船的比例较大,且艇体结构通常不会出现断裂破坏等相关结论。     

船用通气格栅抗冲击性能数值仿真研究

本文基于相关抗冲击标准与规范,建立船用通气格栅抗冲击数值分析模型,采用频域法对其进行抗冲击性能数值仿真。计算得到冲击载荷作用下通气格栅的应力分布,为其抗冲击设计与评估提供了依据。计算结果表明,该型通气格栅满足抗冲击要求。