表征外部爆炸作用下舱段破坏的新型冲击因子研究

基于结构遮挡的冲击波能量提出了一种新型冲击因子.为验证该冲击因子在外部爆炸问题中的适用性,使用CONWEP算法对典型三舱段模型在不同装药工况下的响应进行非线性有限元数值仿真,并采用准静态法计算受损舱段的剩余极限强度.计算结果表明新型冲击因子相比传统冲击因子更适合用于表征外部爆炸作用下结构的整体破坏.对于远场爆炸工况,强力甲板最大位移、舱段塑形应变能和剩余极限强度在新型冲击因子衡量下均显示出较高的一致性.在近场爆炸工况中,由于结构局部变形的影响,计算结果存在一定的离散.     

表征外部爆炸作用下舱段破坏的新型冲击因子研究（英文）

基于结构遮挡的冲击波能量提出了一种新型冲击因子。为验证该冲击因子在外部爆炸问题中的适用性,使用CONWEP算法对典型三舱段模型在不同装药工况下的响应进行非线性有限元数值仿真,并采用准静态法计算受损舱段的剩余极限强度。计算结果表明新型冲击因子相比传统冲击因子更适合用于表征外部爆炸作用下结构的整体破坏。对于远场爆炸工况,强力甲板最大位移、舱段塑形应变能和剩余极限强度在新型冲击因子衡量下均显示出较高的一致性。在近场爆炸工况中,由于结构局部变形的影响,计算结果存在一定的离散。     

水下爆炸荷载作用下水面舰船设备冲击环境预报方法研究

利用MSC.DYTRAN有限元软件,采用冲击谱的描述方法,以舰艇结构加速度响应作为输入,对大型舰船设备在水下爆炸荷载作用下的冲击环境进行数值仿真。在分析该类型舰船设备冲击环境特点的基础上,通过对不同爆炸冲击因子作用下数值仿真结果的对比分析,归纳出爆炸冲击因子与设备冲击环境关系,并给出水面舰船设备冲击环境的预报公式。该预报公式计算结果与采用有限元方法得到的数值计算结果吻合良好。     

水下爆炸作用下船舶结构与燃气轮机动态响应的数值研究

本文对水下爆炸作用下舰船结构及燃气轮机结构冲击响应进行了数值研究.首先,基于CEL方法建立了近自由面水下爆炸流固耦合动力学模型.然后结合燃气轮机-船体一体化仿真分析方法,对不同水下爆炸工况下的舰船结构冲击环境,以及燃气轮机冲击损伤特性进行了评估分析,总结了工况参数对燃气轮机冲击响应特征的影响规律,旨在为舰用燃气轮机抗冲击设计提供技术参考.     

适于大型工程结构的移动变载荷等效冲击加载方案研究

为探讨移动载荷作用下的大型工程结构采用标准有限元程序进行动态响应分析的可行性,提出了移动变载荷的冲击等效加载方案,将时变连续移动载荷等效为一系列作用位置及有效作用时间均不同的冲击载荷,加载在有限元模型上进行结构的动态响应分析.以分析移动载荷作用下梁的动态响应为例,验证了该冲击等效加载方案的可行性,分析了积分步长及载荷离散时间步长对计算结果的影响,指出在一个载荷离散时间步长内,采用8个左右的积分步长,可保证计算精度.该等效方案可以拓展到移动载荷作用下的大型结构动态响应有限元分析.     

在水下爆炸冲击波作用下的新型冲击因子

为了衡量水中结构物在水下爆炸作用下的冲击环境强弱和研究模型与实际结构的相似性,从爆炸入射能量角度提出了一种新型的冲击因子来描述水下爆炸载荷。为验证其有效性,以双层加肋圆柱壳结构为模型,用该新型冲击因子和另外两种常用冲击因子设计了三个系列的工况,使用ABAQU S软件进行了数值实验,从结构的动能、势能和结构的冲击响应谱三个方面对计算结果进行了分析。结果表明,在新型冲击因子相等条件下,结构的动能、势能、冲击谱响应接近,而另外两种形式的冲击因子相等的工况,结构的动能、势能、冲击谱响应有较大差异。其原因为,旧的冲击因子没有考虑冲击波振面的球面特征和爆心与结构的相对位置,难以较好地反映水下爆炸载荷的特性,而新型冲击因子能够弥补上述缺陷。     

固支方形板在水下爆炸冲击波载荷作用下动态响应数值仿真研究

舰船在实际海战中的抗打击能力是舰船生命力的重要指标.板格是舰船结构的基本组成单元,为了研究板格在爆炸载荷作用下的承载能力,采用数值方法研究了正方形板在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应,分析了板的变形模式,研究了板厚和爆炸冲击因子对板的最大变形绕度的影响,推导出简单适用的经验公式.     

水下爆炸载荷作用下空背板动态响应研究

为研究板架结构在水下爆炸载荷作用下的承载能力,采用数值方法计算空背固支方板在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应,研究爆炸冲击因子对板的最终变形的影响,分析空背板材料应变率以及空气场压力变化对板的动态响应行为的影响,数值结果与试验结果基本一致,冲击因子越大,板中心的最终变形越大.结果表明,分析时必须考虑材料应变率的影响,但可不考虑空气场压力变化对板变形的影响.     

船用蜂窝金属夹芯板重复冲击实验研究

蜂窝金属夹芯结构具有高比强度、高比刚度和高能量吸收性能,在船舶与海洋工程结构轻量化与碰撞冲击防护领域具有广泛的潜在应用价值.本文采用INSTRON CEAST 9350落锤冲击试验机进行了船用蜂窝金属夹芯板重复冲击实验,得到了蜂窝金属夹芯板结构塑性变形累积过程以及重复冲击载荷-位移曲线.研究结果表明:在重复冲击载荷作用下,蜂窝金属夹芯板结构上下面板弯曲变形逐渐增大,蜂窝芯层薄壁结构逐渐达到密实化;上面板主要表现为局部凹陷与整体弯曲的耦合变形模态,下面板变形模态经历了从整体弯曲到整体弯曲与局部凹陷耦合模式的转变过程;重复冲击能量及上下面板厚度分配对蜂窝金属夹芯板结构重复冲击动态变形累积及能量吸收性能具有显著影响.     

蜂窝式夹层板结构单元的防护性能分析

基于某舰船的船底板架,设计出了四边形蜂窝夹层板结构单元,比较分析了船底板架、等效平板、夹层板在典型工况(炸药量500 kg,爆距15 m)水下爆炸冲击波载荷作用下的损伤变形、结构位移、吸能及运动响应,同时对比分析不同冲击因子下3种结构的防护性能。分析表明,夹层板在水下冲击波作用下的最大变形是船底板架的2/3~1/3处,一定程度上改善了冲击环境,具有优越的防护性能。     

潜艇弹、刚性连接平台静动态响应分析

首先利用ANSYS程序分析了潜艇内部弹、刚性连接平台在受到静载荷和谐响应激励作用下的响应，然后利用LS-DYNA对潜艇典型舱段在受到水下近场爆炸冲击作用时弹、刚性连接平台的响应进行了研究，并进行了弹、刚性连接平台的静动态响应对比分析。     

潜艇水下抗爆炸冲击及防护方法探讨

潜艇在海战中不可避免地要受到来自鱼雷、水雷、导弹以及深水炸弹等水中兵器的打击,因此潜艇水下抗爆炸冲击问题一直备受关注,同时提高潜艇水下抗爆炸冲击能力也是提升潜艇生命力的一个重要方面.综述了潜艇抗爆的研究现状及采用的常用抗爆方法,提出了3种最新的研究方法,重点分析了气泡帷幕衰减水中冲击波的理论机理和实验研究成果,为潜艇抗爆炸冲击提供了行之有效的研究思路.     

Dynamic response and performance of submarine tunnel subjected to surface explosions

Recently, external terrorist activities have become one of the most influential events on structural safety because of the absence of proper mechanisms to detect these events. In this study, the effects of surface explosions on the dynamic response and blast resistance of a submarine tunnel are investigated by using a coupled Lagrange and Euler (CLE) method. The feasibility and accuracy of the numerical method and material models are verified against the experimental data. After that, the numerical model is utilized to investigate the dynamic behavior and damage evolution of the submarine tunnel subjected to surface explosions. The dynamic behavior of the tunnel under various detonation scenarios in terms of the explosive weight and water depth is explored. Both the localized damage mechanism and the global structural response of the tunnel are examined. Empirical formulas are proposed to predict the failure modes of tunnel. Besides, studies of tunnel protection against potential attacks by using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and ultra-high performance concrete (UHPC) are also discussed. Numerical results in this study provide tunnel owners and engineers with thorough and important information on the structural performance of submarine tunnels subjected to blast loads, helping them in choosing effective protection strategies for potential explosion events.     

潜水器布放回放系统发展现状

布放回收系统是潜水器的重要配套装备,先进可靠的布放回收系统能直接提高潜水器海洋作业安全性和作业效率.本文简要分析了在潜水器布放回收系统设计中存在的缓冲保护、自动对接、风浪补偿及恒张力排缆等关键技术难点,并综述了当前国内外研制应用的几种典型潜水器布放回收系统.随着潜水器技术的飞速发展,其布放回收技术也将得到进一步的重视和发展.     

FPSO动态海底电缆保护外皮破损结构强度分析

某动态海底电缆在年度检查时发现电缆锁夹上方电缆保护外皮脱落、露出铠装的情况，影响安全生产。采用OrcaFlex软件建立分析模型，结合浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）的不同运行工况，对海底电缆的结构状态进行结构强度分析和疲劳分析。经计算，台风条件下的FPSO偏移量是影响海底电缆结构强度的重要因素。因海底电缆保护外皮破损位置的载荷较低，结构强度和疲劳寿命满足要求。根据相关文献计算铠装层的腐蚀速率，海底电缆强度满足要求。     

潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟

锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域。本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展。     

敷设阻尼及阻抗失配连接下管母线振动特性分析

随着潜艇设备用电需求的提升,电力电缆的大量使用为艇内空间布置和施工带来了极大的不便。母线槽有其载流量大、重量轻、安装方便等优势特点,若能将母线槽应用于艇内馈电则可解决以上问题。但潜艇有着异于上述工程结构的工作环境,应用设计时需对其振动噪声进行控制。文章结合管型母线槽与管路的结构相似性,从敷设自由阻尼层、增加连接部位界面阻抗失配度的角度对管母线进行了结构动力性能设计;分析了敷设阻尼、粘弹夹层软连接对振动能量的吸收、阻隔效果;完成了某典型软连接形式下的振动响应计算,结果表明该抑振设计工况可使管母线的中跨段加速度总振级降低25 dB;探究了内外侧绝缘阻尼层在不同模量、损耗因子及厚度情况下对管母线振动性能的影响,为母线槽振动噪声控制提供了设计支撑。     

潜艇制造可靠性参数指标体系研究

根据可靠性理论和潜艇生产的特点，建立了潜艇制造可靠性的指标参数体系，分析了制造过程可靠性指标的表达形式及控制功能，提供了典型指标的算例结果并说明了指标数据分析和处理方法。     

潜艇结构锥柱结合壳损伤容限研究

损伤容限与耐久性的结合体现了现代潜艇结构延长寿命、提高可靠性和降低维修成本的综合要求.损伤容限分析的关键问题是正确估算剩余寿命.本文以断裂力学为理论基础,通过对带有初始裂纹的潜艇典型焊接节点模型的剩余寿命有限元分析,将计算结果和试验结果相比较,考核剩余寿命有限元分析方法的可靠性,从而对有初始缺陷或裂纹的疲劳热点区域--潜艇锥柱结合壳进行剩余寿命有限元估算,在此基础上进行潜艇锥柱结合壳损伤容限研究.并对具有不同尺寸的初始裂纹结构的剩余寿命进行有限元分析,确定潜艇在交付使用和检修时的损伤容限尺寸.     

评估水动力系数对潜艇操纵性影响的一种方法

基于潜艇的空间运动方程,引入了敏感性指数的概念,选取水平面z型操舵机动、垂直面梯形操舵机动和水平面定常回转运动三种典型运动形式作为研究对象,就水动力系数对操纵性影响进行了评估,并通过对某型潜艇的仿真计算,验证了该评估方法的可行性.