舰船上层建筑结构动力响应的数学模型研究

传统的舰船上层建筑结构动力响应数学模型存在响应性能低的缺点,为此提出舰船上层建筑结构动力响应的数学模型研究。对舰船上层建筑结构的刚度、质量分布与阻尼进行计算,为动力响应数学模型的构建做准备,以上述准备条件为基础对舰船上层建筑结构动力放大系数进行求解,以得到的动力放大系数为依据采用数学公式对舰船上层建筑结构动力响应值进行计算,并对动力响应进行分析,实现了舰船上层建筑结构动力响应数学模型的构建。通过实验得到,构建的舰船上层建筑结构动力响应数学模型响应时间比传统模型快了271 ms,动力放大系数比传统模型增加了0.41,充分说明构建的舰船上层建筑结构动力响应数学模型具备更好的响应性能。     

上层建筑整体吊装数值模拟关键技术研究

指出了当前运用有限元软件MSC.Patran/Nastran进行上层建筑整体吊装数值计算时存在的问题;根据递归的思想,提出了更加符合吊装实际的有限元边界条件处理方法;采用两种方法对FPSO上层建筑结构吊装时的结构响应进行有限元直接计算,对比分析吊装过程上层建筑结构应力及变形水平,有助于提高运用有限元手段进行响应预报的水平,改善上层建筑整体吊装的计算精度。     

2400TEU集装箱船上建整段吊装有限元强度分析与验证

以出口德国的2400TEU集装箱船上层建筑整段起吊时出现的裂纹和变形为研究对象,利用MSC.Patran软件分析了其在自重作用下的结构响应,通过与现场图片对照和分析,验证了理论计算与实际吊装中结构响应的一致性,并成功地实施上层建筑整段吊装。通过有限元分析结论,指导船舶大型上层建筑吊装方案的设计与优化,对结构不对称上层建筑,考虑其局部强度并进行合理有效加强必要性,同时也验证有限元方法在大型上层建筑吊装中计算结构响应的可靠性。     

水下爆炸冲击载荷作用时船舶冲击环境仿真

以某船的船体结构和型线为基础，建立有限元分析模型，利用ANSYS／LS－DYNA程序计算了船体在不同炸药当量、起爆位置、有限元网格划分时的冲击环境，分析了船体在不同工况下的冲击响应。计算结果分析表明：在一定的条件下ANSYS／LS－DYNA有限元软件计算水下爆炸冲击环境是可行的。所得主要结论如下：（1）流场中结构的存在导致冲击波的反射、绕射使流场压力偏小或偏大；（2）冲击响应沿船长方向非线性传播；（3）存在一个临界K值，当K超越该值时，船体冲击环境发生突变，产生全局性的冲击响应；（4）在上层建筑中，冲击加速度并非呈线性分布，冲击加速度的大小与上层建筑各层刚度有关；（5）由于上层建筑的刚度与船体刚度呈非连续过渡，故船体冲击环境在上层建筑上将发生畸变。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明:在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明：在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

大型VLCC上层建筑整体吊装有限元分析

针对大型船舶上层建筑整体吊装过程中的变形控制问题,以某大型VLCC为研究对象,利用MSC.Nastran有限元软件对其上层建筑结构进行整体吊装强度有限元分析,得到各层结构响应,据此提出结构加强措施,有效降低了结构应力和变形。     

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。     

舰船舱内空爆数值仿真方法研究

利用 Ansys/LS-DYNA 动力分析软件模拟大型水面舰船在舱室内部爆炸情况下船体结构的加速度响应情况。炸药及空气采用欧拉网格,船体结构采用拉格朗日网格,计算采用多物质ALE算法。数值模拟中对爆炸环境进行简化,以附连水质量代替水线面下方水介质对船体结构的影响。将不同尺寸网格计算出的冲击波载荷曲线与经典经验公式对比,得到数值仿真的合理网格尺寸。采用简化模型讨论2种边界约束条件对各层平台加速度峰值响应的影响,得到较为合适的约束条件。计算得到沿船长方向船体结构加速度分布并与实验结果相比较,数值仿真计算得到的加速度峰值与实验数据较为吻合,表明仿真中对于空爆载荷及约束条件等冲击环境的模拟合理。     

空中爆炸下舰船桅杆结构动态响应的数值模拟

对某舰的桅杆结构及相关甲板,用Lagrange单元进行模拟,桅杆周围的空气用Euler单元进行模拟,Lagrange单元和Euler单元耦合界面采用一般耦合方法.运用动力有限元软件MSC/DYTRAN进行计算,欧拉方程求解时使用具有二阶精度的Roe求解器,用MSC/PATRAN进行前后处理,模拟了桅杆结构在空中爆炸下的全过程.从计算结果可以得到爆炸冲击波的传播过程,桅杆结构中各点的加速度、速度、位移、应力响应.分析爆炸冲击波的比冲量及靠近桅杆结构的冲击波峰值压力表明本文计算结果是合理的;计算中考虑了流固耦合效应,模拟出了冲击波的反射和绕流,更加接近实际情况.因此文中的研究,对桅杆抗爆设计具有一定的参考价值.