船舶舱室周期加筋板隔声性能数值分析

利用数值方法研究船舶舱室典型加筋壁板的隔声性能,将舱室壁板简化为单向周期加筋板进行考察,建立单向周期加筋板的有限元(FE)和统计能量(SEA)混合分析模型,以散射声场作为激励计算其隔声量。使用正交试验的方法,抽样计算不同结构参数的单向周期加筋板的隔声量,取其计算结果在倍频程中心频率处的平均值作为考虑吻合效应的船舶舱室典型加筋舱壁的隔声量,为总体设计阶段的舱室噪声预报提供更有力的数据支撑。     

破片侵彻作用下的波纹夹层板横舱壁结构响应分析

主流大型舰船的横舱壁结构以加筋板型式为主,但加筋板受制于其单层结构特点,较难提出新的设计.设计一种波纹夹层板,将其应用于大型舰船的横舱壁结构.采用有限元软件建立简化数值模型,研究在高速破片侵彻作用下的波纹夹层板横舱壁结构动态响应和破坏机理,并与传统单层加筋板横舱壁结构进行比较.结果 表明,应用波纹夹层板,横舱壁结构的抗...     

新型舱壁结构抗侵彻性能的数值仿真

对加筋舱壁结构、平板夹芯舱壁结构以及蜂窝夹芯舱壁结构在高速破片侵彻作用下的抗侵彻性能进行数值仿真研究。分别对3种舱壁结构在侵彻作用下的动态响应进行分析,得到3种舱壁结构抗侵彻过程中的变形能,以及破片穿透3种舱壁结构后的剩余动能。计算结果表明:高速破片穿透加筋舱壁结构以及平板夹芯舱壁结构后仍具有较强杀伤力,因而需要改良舱壁结构,以更有效地抵御高速破片的冲击。蜂窝夹芯舱壁结构的抗侵彻性能高于加筋舱壁结构及平板夹芯舱壁结构。     

采用U型夹层板的船舶上层建筑设计及抗爆性能分析

由于结构抗爆性能的要求越来越高,传统的加筋板结构不能使船舶结构性能得到明显的提高,因此以典型船舶上层建筑为分析对象,针对上层建筑前端壁结构开展轻量化设计,利用U型夹层板代替普通加筋板,同时开展有限元数值仿真分析,讨论U型夹层板的抗爆性能。结果表明,爆炸载荷作用下,由U型夹层板构成的上层建筑前端壁结构在延伸区域的变形相对较小,主要变形位置由板架中部转移到板架顶部,吸能情况也得到改善。U型夹层板结构提高了舱室内部人员与设备的安全性,表现出优良的抗爆性能,将其应用于船舶上层建筑,对降低船舶重心、提高结构性能具有重要意义。     

加筋板抗撞击性能的比较研究

研究加筋板的抗撞击性能对于深入理解船舶碰撞的力学机理和开展耐撞性船舶结构设计都具有重要的指导意义。本文用数值仿真法研究了普通的船舶加筋板结构的抗撞击性能，并与三种改进型加筋板作了比较。研究表明，三种改进型加筋板的抗撞击性能均比原结构有所提高，这可为新式船舶结构形式研究提供一定的依据。     

碰撞载荷作用下加筋板架动响应分析研究

研究碰撞载荷作用下加筋板架的动态响应对于深入理解船舶碰撞力学机理和开展船舶耐撞性结构设计具有重要的指导意义。基于最近国外加筋板架碰撞模型系列试验结果,应用数值仿真的方法对其中5种典型加筋板架进行计算分析,得到不同加强筋情形下板架的动态响应特征,并从损伤变形模态及变形大小、应变三个方面与模型试验结果进行对比分析,结果表明两者具有很好的一致性,同时证明了本文碰撞数值仿真方法的有效性。     

基于ALE算法的船首加筋板楔形体水弹性数值模拟

由于船首加筋板楔形体刚度不同,在入水过程中船首两根楔形体所受水弹性数值存在差异。为了精准控制船首入水姿态,确保船舶入水稳定,展开对船首加筋板楔形体水弹性数值模拟。模拟吸取传统模拟算法误差大的经验,提出基于ALE算法的船首加筋板楔形体水弹性数值模拟算法。通过对水弹性结构力计算,获得楔形体结构力分布特征;建立水弹性方程,计算水弹性基础模拟量;通过基础模拟量的ALE算法导入,得到精准水弹性数值。通过仿真对比数据证明,提出的模拟算法在计算误差上明显小于传统模拟算法,能够将误差稳定在0.3～0.5范围内,符合船首加筋板楔形体入水实际操作误差标准。     

舱内爆炸载荷作用下加筋板动态响应试验研究

相对于敞开环境来说,发生在封闭舱室内的爆炸将对舰船结构造成更加严重的毁伤。论文对四边夹持约束的方形加筋板在舱内爆炸载荷作用下的动态响应进行了试验研究,分析加筋板结构的塑性大变形特征和舱室封闭程度对爆炸载荷作用效果的影响。试验结果表明:加筋板在舱内爆炸载荷作用下主要是发生整体塑性变形,中心变形挠度远远大于板厚值,中面膜力在板变形过程中起主要作用。与敞开环境爆炸载荷作用效果相比,舱内爆炸载荷作用在加筋板上的"等效损伤冲量"提高了6~8倍。结构变形主要取决于舱室壁面的反射冲击波和舱内准静态压力载荷。舱壁开孔降低了舱室壁面的封闭限制效果,导致舱内准静态压力载荷衰减速度加大,从而降低了爆炸载荷对结构的破坏能力。     

基于数值方法求解的周期加筋板声振特性研究

为了研究周期加筋板的声振特性,在文献所建立的周期加筋板声振理论耦合方程解析表达式的基础上,先给出一种便于编程的数值求解方法,然后研究加强筋间距对周期加筋板声振特性的影响规律。数值结果表明:周期加筋板的横向位移谱中存在3个特征区域;随之加强筋间距增加,周期加筋板的声振特性将趋于平板特性,远场辐射声压(SPL)曲线会向低频段偏移。     

大跨度加筋板架优化设计研究

在大跨度双层甲板设计中,横向舱壁起到了代替强横梁支撑甲板板架的作用,相比于单层甲板设计可以减小主要构件的腹板高度。本文将横向舱壁简化为两端简支的大跨度加筋板架,使用有限元方法研究其在均布载荷作用下的响应。分析了板厚、扶强材尺寸和间距对结构强度和稳定性的影响,并讨论了以结构重量最小为目标的优化设计方法。     

船舶加筋板结构耐撞性能分析

提出计及摩擦力影响后船舶舷侧加筋板耐撞性能分析的一种简化分析方法,详细讨论了球鼻艏撞击作用下舷侧加筋板的渐进破坏过程,给出了相应的撞击力-撞深曲线和吸收能量-撞深曲线。通过与已有试验结果的比较表明,该简化分析方法能对船舶舷侧加筋板结构的耐撞性能做出合理预报,从而可用于设计阶段评估船体舷侧结构的耐撞性能。     

基于空间谐波分析的典型加筋板结构声振特性

[目的]单向周期加筋板在船舶结构中应用广泛,开展其声振特性理论研究可为加筋板的声振特性分析和优化提供理论参考。[方法]首先,考虑骨材对板的力和扭矩作用,以及流体声介质与板的耦合作用,分别建立无限大单、双周期加筋板的结构动力学模型;然后,通过傅里叶变换将空间域转换到波数域,应用构造函数、泊松公式及周期函数的性质推导加筋结构的振动方程,得到力激励和声波激励下加筋板振动位移的解析解,并利用稳相法给出加筋板的远场声压表达式;最后,通过具体算例讨论骨材扭矩、激励类型、激励位置、板厚、骨材参数等因素对周期加筋板结构声振特性的影响规律。[结果]骨材扭矩对加筋板声振特性的影响较小;对于周期加筋结构,可以利用骨材参数对声子晶体带隙的影响,衰减某些频率的振动;激励加载在强构件处可有效减弱振动;骨材的间距、尺寸等参数对声振特性的影响较为明显。[结论]对激励及骨材参数的合理设置,可以有效优化加筋板结构的水下声振特性。     

礁石切割加筋板的数值仿真研究

板的切割是船舶高能搁浅过程中的主要能量吸收机制之一，船壳板的破裂会导致货物泄露、船舱进水等严重后果。本文对船舶搁浅过程中的礁石切割加筋板问题进行了数值仿真研究，比较分析了全纵向加强的板、全横向加筋板以及纵横向加强的板在切割过程中的损伤变形、切割力、能量耗散等特性。     

空爆载荷下舱壁新型加筋结构形式研究

采用非线性瞬态动力学分析软件MSC.Dytran,以某舰船舱壁为研究对象,对其进行单层舱壁结构设计分析。根据结构加筋形式的不同,将舱壁结构分为三角管型舱壁、半圆管型舱壁及方管型舱壁3种。利用MSC.Dytran,对不同舱壁结构形式在空爆载荷作用下的能量吸收、变形和加速度等响应进行数值模拟研究。通过对新型设计的舱壁结构与传统板筋舱壁结构的动态响应分析比较发现,方管型舱壁的抗爆抗冲击效果相对较优。     

水密舱壁:中国特色的古船结构

正舱壁是由木板构成的木帆船船体横向板状结构件,它是以船舶龙骨与船底外板为基础,紧贴舷侧外板和甲板,由为数众多的舱壁支撑着船壳板和甲板构成的船体结构具有足够的强度和刚度,船舶舱壁结构是中国古船结构的基本特色。舱壁不仅确保了船体的线型,而且如果构成舱壁的板列间的     

结构动态稳定性数值模拟研究

采用有限元方法计算了加筋板在流固冲击下的动态稳定性,研究的目的是对舱壁结构受水下爆炸冲击时的动态稳定性提供参考和依据.详细分析了影响加筋结构动态屈曲的各种因素:加筋与筋的厚度、初始几何缺陷的形式与大小、冲击载荷的脉宽和幅值、边界条件、筋的分布以及板的厚度.在分析研究的基础上提出了改善加筋板抗失稳的方法,以利于工程设计中具体应用.     

船舶碰撞仿真分析中的单元尺寸与失效应变关系研究

随着船舶向大型化发展势头迅猛,船舶碰撞所带来的灾难性后果也显著增大。为评估船舶结构的耐撞能力,国内外研究人员分别从试验和数值模拟2个方面开展研究工作。针对船舶碰撞场景的仿真模拟中,经常采用常应变失效准则来定义单元是否失效。然而失效应变取值强烈依赖于单元尺寸大小,因此,开展失效应变与单元网格尺寸关系研究对船舶结构的耐撞性能准确评估意义重大。本文通过对光板及加筋板的耐撞性能的试验研究,并应用非线性有限元软件LS-DYNA对试验结果进行仿真模拟,探讨了光板及加筋板的单元尺寸和失效应变之间的关系。结果表明:光板和加筋板的单元尺寸与失效应变关系曲线明显不同,因此采用常应变失效准则时应区别对待,不能混用。研究结论对船舶结构碰撞有限元仿真具有一定的指导意义。     

基于HCSR规范的加筋板载荷端缩公式修正

现有HCSR的载荷-端缩曲线公式基于板筋屈曲公式推导,普通单元呈现出不同屈曲模式,硬角单元采用理想弹塑性材料模型,然而在单向轴压过程中,材料属性的差异造成加筋板弹塑性载荷端缩分布存在异同,且硬角单元亦存在屈曲变形,会造成极限强度评估出现误差,对AH32和921A钢加筋板进行极限强度试验,分析梁柱屈曲、扭转屈曲、硬角单元等不同失效模式,以获取不同屈曲模式崩溃下加筋板载荷端缩曲线,通过非线性有限元和简化法计算不同钢材、不同屈曲模式的加筋板的极限强度,获取载荷端缩关系曲线,对比结果表明,HCSR不同屈曲加筋板单元载荷端缩关系的误差随着屈服强度降低而逐渐增大,所提出的硬角单元载荷端缩公式与数值计算结果吻合良好。     

水下爆炸数值模拟联合算法求解结构稳态响应

在研究水下爆炸作用下加筋板架的稳态响应方面,以往的研究主要利用瞬态显式算法,得到的稳态响应结果存在一定的精度缺陷。提出一种改进的水下爆炸数值模拟方法。该方法利用ABAQUS/Explicit Standard算法,针对瞬态显式与稳态隐式静力分析,建立联合数值模拟方法。利用该方法分析某船体加筋板架的“瞬态稳态”响应。结果表明:联合“瞬态显式稳态隐式”算法的仿真结果与试验结果相差在10%以内,说明该方法可用于水下爆炸作用下加筋板架结构的响应分析,且采用联合“显式隐式”算法得到的结果更接近试验值,误差降低了39.8%。     

加筋板非线性振动及稳定性分析

研究了加筋板的几何非线性振动及稳定性问题。运用Hamilton能量变分原理，得到在给出受面内周期载荷下，加筋板的非线性振动控制方程，采用了伽辽金方法离散，得到类似多自由度系统的非线性，并根据Bolotin方法分析了完善板在平凡解时的稳定性，运用数值方法求解了非线性方程组的周期解，并给出了不同参数下的频响曲线。