水下爆炸对舰船结构损伤特征研究综述

鱼雷、水雷等水中兵器是舰船生命力的主要威胁之一。舰船水下爆炸已成为国际上研究的热点问题,虽然,近年来在舰船水下爆炸领域取得了一系列丰硕的研究成果,但迄今为止,水下爆炸冲击波、气泡运动及其对舰船结构的毁伤机理与规律仍未被完全揭示。针对此研究现状,首先分析了水下爆炸载荷特性,总结了水下爆炸对舰船结构的毁伤特性;其次,从应用研究和科学研究两方面,概括了舰船水下爆炸实验、理论分析以及数值方法方面的研究进展,总结了在基础研究方面存在的问题,旨在为舰船抗爆抗冲击相关研究提供参考。     

基于SPH方法的水下爆炸初始爆轰过程研究

炸药的水下爆炸具有极大的变形和高度的非均匀特性,基于网格的数值模拟方法研究这类问题时遇到诸多困难,将最近发展起来的无网格的光滑粒子流体动力学(SPH)应用到炸药的水下爆炸初始爆轰过程的研究.从模拟结果可知,应用SPH方法能较好地预测出爆轰波的大小和形状以及在爆轰过程中的压力分布.SPH方法非常适宜处理炸药的水下爆炸极短瞬时所具有的大变形和高度的非均匀动力学的极端情形,这对进一步模拟水下爆炸过程提供了一种新的研究方法.     

船用复合材料层合板螺栓孔处疲劳寿命实验研究

复合材料层合板结构由于其优异的力学性能在舰船上得到广泛使用。此种结构一般采用螺栓连接,其连接处的疲劳特性往往决定了结构的使用寿命。针对舰船桅杆上的复合材料雷达罩,阐述如何将结构疲劳实验简化为部件疲劳实验的具体方法和过程。设计了试验件和相应的夹具,开展了复合材料层合板螺栓连接结构的部件疲劳实验。分析表明:弹簧垫圈的预紧作用可延长复合材料层合板螺栓孔处的疲劳寿命;可采用结构静强度覆盖结构疲劳并辅以部件疲劳实验的方法来评估复合材料层合板结构的疲劳性能。     

结合亚格子模型的Lattice-Boltzmann算法

介绍一种亚格子模型与LB(Lattic-Boltzmann)方法相结合的算法,并用其对亚临界雷诺数情况下的圆柱绕流问题进行数值模拟,得到流场的流线图以及圆柱表面的压力系数。通过与实验值相比较,发现数值结果与实验值是比较吻合的,证明该算法可以用于计算雷诺数较大的流体问题,同时具有LB方法计算效率高的优点。     

爆炸载荷作用下舰船板架的变形与断裂研究综述

爆炸载荷作用下舰船板架结构的变形与断裂研究受到工程界的广泛关注,近年来国内外在这方面取得大量的研究成果。从理论研究、实验研究和数值仿真三个方面对爆炸载荷作用下结构的变形与断裂所取得的研究成果进行综述,并指出目前研究的热点和未来的发展趋势。     

十字隔板相对刚度对舷侧结构碰撞性能的影响

双层舷侧内外壁板之间十字隔板相对刚度对船体舷侧结构的碰撞性能影响很大.通过对船舶碰撞动力学特性的分析,合理地简化了计算模型,并引入了相对刚度的概念,采用改变十字隔板厚度来改变结构相对刚度的办法,进行了系列仿真试验.结果发现,十字隔板相对刚度会限制舷侧结构变形损伤模式,以至于显著地影响到整个舷侧结构的损伤变形、碰撞力及能量的吸收与转换,尤其是最为关键的舷侧内板的损伤与之关系密切.通过合理地调整十字隔板的相对刚度,在一定程度上可以实现对舷侧结构碰撞性能的优化设计,为船舶舷侧耐撞性设计提供依据.     

近壁面气泡的动态特性研究

基于势流假设，建立气泡与壁面耦合数值模型，运用边界积分法求解，开发了三维计算程序，计算值与实验值吻合良好。从气泡与壁面相互作用的基本现象入手，基于开发的程序系统地研究了刚性壁面附近气泡的动力学特性，其中包括水平壁面及倾斜壁面。研究壁面的Bjerknes效应与各特征参数之间的关系，并将各种工况的计算结果与基于Kelvin—impulse理论的Blake准则进行对比分析及讨论，得出偏射流方向及壁面压力与气泡的特征参数的密切关系，同时给出了Blake准则的适用范围。旨在为相关的近壁面气泡动态特性研究提供参考。     

部分敷设隔声去耦瓦的双层壳声学特性研究

通过物理实验研究双层圆柱壳部分敷设隔声去耦瓦时结构的声学性能,基于有限元法和边界元法,讨论部分敷设隔声去耦瓦以及敷设部位对结构声辐射性能的影响,结果表明:部分敷设对结构整体降噪效果并不明显,如果要减小结构的辐射,在条件允许的情况下应尽量选择全部敷设;不同的敷设部位"阻隔"声辐射的效果是比较明显的,但对振动的影响没有明显规律,结构的振动响应与隔声去耦瓦和结构形式的关系都比较密切,而并不是仅与隔声去耦瓦的敷设部位有关。     

舰船在波浪载荷作用下的加载方式研究

基于ABAQUS软件将各站所受外力转化成节点力施加到船体结构上,分析结果表明,在舰船剖面上,距离中和轴越远,应力就越大,因此就越危险,这也是被校核的位置,且与参考值比较可知有限元法在这些位置的计算结果的误差很小.只要施加合理的边界条件,所采用的计算方法可以满足工程要求.     

舰艇声呐围井结构变形校核及优化

声呐围井是声呐的工作环境，舰艇在遭受水下非接触爆炸载荷作用时，围井结构可能产生过大的变形从而影响声呐的正常工作。采用数值软件建立水面舰艇的三维有限元模型，并用整体模态对比法和局部模态对比法两种方法验证了计算模型的正确性。在此基础上，应用声固耦合法对该艇在遭受特定水下爆炸工况时的声呐围井结构的角点和围井壁进行了变形校核。文中对声呐围井结构的变形过大处采用多种优化方法，综合考虑多方面因素的影响，对比各种优化方法得出最佳的优化方案，旨在为舰艇的声呐围井结构的设计提供参考。