水面舰船附近气泡运动数值模拟

当气泡在自由面和水面舰船附近运动时,两者的存在均会对气泡脉动产生影响。基于不可压缩势流理论,采用边界元方法对边界积分方程进行求解。针对建立自由面需要大量的网格,且处理自由面与水面结构交界面时数值不稳定,采用考虑自由面效应的格林函数取代基本格林函数,通过与自由面附近气泡轴对称模型的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性。通过对舰船结构附近的气泡运动射流特性进行模拟,发现当药包在舷侧和自由面附近爆炸时,气泡射流可能不会完全作用在舰船上,自由面效应的存在削弱了气泡的打击能力。     

舰船高传递损失复合托板振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了潜艇典型舱段双层圆柱壳舷间高传递损失复合托板结构。通过初步优化,得到隔振效果最优的刚性阻振质量块的最优截面尺寸和布设位置,并将最优参数的刚性阻振质量块等效为相同截面惯性矩的球扁钢。在满足舱段总重量及危险截面结构强度的约束条件下,以舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级为目标函数,对高传递损失复合托板的开孔半径和托板角度进行动力学优化设计,得到最优振动特性的复合托板形式。由优化结果得到,在中、高频段内,高传递损失复合托板有明显的降噪作用,舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级降低了1.66 dB。     

水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的统计分析

主要分析水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的变化规律。应用ABAQUS软件建立加肋双层圆柱壳有限元分析模型结构,并模拟水下爆炸冲击环境,通过MATLAB／SIMULINK软件对各节点的加速度时历响应值采用冲击谱的方法进行计算,将得到的谱速度值进行统计分析。分析表明,冲击因子能够较为可靠地描述结构冲击环境的强弱程度,但具有一定的局限性。另外,对于所采用的加肋双层圆柱壳模型,在1~500Hz频率范围内,无量纲爆距x>1.5,等冲击因子C条件下,加肋双层圆柱壳的冲击谱响响应环境是等效的。     

计及空腔能量耗散的尖劈结构声学特性研究

以喇叭型空腔为例分析了声波在尖劈空腔中的传播规律,给出了计及空腔能量耗散作用的尖劈结构吸声系数计算方法,通过声管测试验证了本文算法的有效性。在此基础上,通过数值试验预报了声呐平台区振动及自噪声分布,对比分析了空腔尖劈敷设方案对其声学特性的影响。结果表明：空腔对较低频段声波能量吸收有很大作用,在3 kHz以下频段计算空腔尖劈吸声性能时必须予以考虑;敷设空腔尖劈的声呐平台区的振动及自噪声总声压级显著降低,尖劈部分优化敷设既要兼顾声呐基阵位置处的声压压分布。     

舰用齿轮箱抗冲击能力时域计算

为找出舰船设备的潜在问题或薄弱环节,从而保证舰船的战斗力;以及为避免由于对设备的抗冲击性能不了解即进行冲击试验可能对设备造成的损坏,抗冲击数值模拟分析对于舰用设备是必要的。对舰用齿轮箱抗冲击能力进行时域数值模拟,使用MDT软件建立齿轮箱三维几何模型,利用HyperMesh软件进行前处理以及有限元网格划分,并将有限元模型导入ABAQUS软件,对齿轮箱抗冲击能力进行时域计算。分析数值模拟结果得到了齿轮箱典型部位处冲击响应,总结了齿轮箱抗冲击的一些规律,并找出了齿轮箱结构抗冲击的薄弱环节,为齿轮箱结构优化设计提供了参考。     

基于拉依达准则的舰载设备抗冲击薄弱环节判定

舰载设备的抗冲击能力对提高舰船战斗力和生命力有十分重要的意义。通过对冲击载荷作用下舰载设备的动态响应进行统计分析,发现其结构响应的频率特性与对数正态分布十分符合。成功将拉依达准则应用于舰载设备抗冲击薄弱环节的判定。通过与频率计算法进行对比分析,验证了应用拉依达准则对舰载设备抗冲击薄弱环节进行判定的可行性,同时也发现了频率计算法的不足之处。作为算例,分别应用频率计算法和拉依达准则对其抗冲击薄弱环节进行判定。计算结果表明,拉依达准则判定法的计算结果更加准确而全面。     

船舶结构远场爆炸冲击动响应的数值试验方法

提出了一种在AN SY S/LS-DYNA中计算舰船水下非接触爆炸冲击动响应的方法,即用平断面加载法模拟冲击波载荷,利用AN SY S/LS-DYNA自带的解释性语言APDL编制相应的加载程序。讨论了加载面的形式对流场网格划分和压力传播的影响。算例结果表明,使用该子程序进行加载能够有效改善软件在计算水中冲击波压力时压力峰值衰减过快的不足,船体结构的响应与资料中给出的试验值接近。该方法使用范围比较广,并能大幅提高计算速度,对相关理论研究和工程计算具有一定参考价值。     

适于水下爆炸的动态稳定性判别准则研究

通过对水下爆炸载荷的分析和已有动态稳定性判别准则的对比,提出适合于水下爆炸的动态稳定性判别准则:基丁药量的B-R准则、基于爆距的B-R准则和基于新型冲击因子的B-R准则.利用该准则计算了某型舰在水下爆炸中舱壁结构的动态稳定性.计算发现气泡脉动载荷在舱壁动稳性中是不可忽视的,且水下爆炸中结构的稳定性分为3个阶段.     

Numerical simulation of the anti-shock performance of a gear case

Both sea battles and testing of ship in underwater explosions reveal unacceptably poor anti-shock performance of important shipboard equipment. Anti-shock performance of shipboard equipment is a significant factor determining fighting strength and survivability. The anti-shock performance of a shipboard gear case based on BV043/85 was investigated using numerical simulation. A geometric model of the gear case was built using MDT software and meshed in HyperMesh software, and then the finite element model of the gear case was formed. Using ABAQUS software, the anti-shock performance of the gear case was simulated. First, shock response of typical regions of gear case was determined. Next, some generalizations were made about the anti-shock performance of the gear case by analyzing the Mises stress of typical regions varied with shock inputs. Third, weak regions were determined from simulation results. The threshold values of shock resistance of the gear case at different impulse widths were obtained through interpolating the numerical simulation results selected from the most dangerous spot. This research provides a basis for further optimization of the design of gear cases.     

水下结构声辐射时域数值分析法研究

采用有限元和无限元相结合的方法，对水下加筋圆柱壳结构的声辐射进行了数值计算。首先利用ANSYS软件建立声振模型，并在时域内计算流固耦合振动，给出可用于声学分析的数据文件；再利用SYSNOISE软件采用无限元法在时域内计算辐射声场，并将计算结果与实验值进行了对比。结果表明，提出的在时域内进行水下结构声辐射的计算是切实可行的，为水下结构声辐射仿真研究提供了新的方法。