夹芯复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

潜艇的声隐身问题一直是研究的热点,各种新的声学材料和结构不断涌现。首先对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹芯吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹芯复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹芯复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹芯复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹芯复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力得到提高。     

哈夫边舵柄结构强度有限元计算

某船边舵柄设计时所取的舵杆与拉杆轴线距离不足造成舵柄与拉杆之间产生干涉现象,为此在舵柄上切削出一个平面,为了保证该哈夫边舵柄在设计载荷作用下有足够的强度,采用有限元方法对其结构强度进行直接计算和校核。     

面向全生命周期管理的高强度螺栓施工管理系统

针对高强度螺栓现行施工工序繁杂、信息化和智能化水平不高的现状,研发了由数控定扭矩电动扳手和应用系统2部分组成的螺栓连接施工管理系统。系统的实施减少了班前班后标定,实现了对螺栓施工全过程和"人、机、料、法、环"全要素的有效管控,构建了新的施拧流程;工程部、试验室和物资部的任务分工基于系统进行了精准定位,形成了基于业务流程的协同管理机制;升级了螺栓连接施工的管理模式;明确了螺栓连接全生命周期的成本组成;给出了施工和运营维护阶段成本的计算模型;分析了施工原因引起运营期螺栓断裂的发生概率。本文结合算例对施拧流程的施工期成本和运营期成本进行了比较,结果表明管理系统的应用实现了面向全生命周期管理的成本效益最优化。     

再生水泥混凝土疲劳性能

利用水泥混凝土路面养护维修时产生的废料生产再生水泥混凝土, 不仅降低建设成本, 而且能减少环境污染。通过对再生水泥混凝土的疲劳性能试验研究, 结果表明再生水泥混凝土的疲劳规律与普通水泥混凝土相似, 而且在高应力水平状态下, 再生水泥混凝土的疲劳寿命较高。使用再生水泥混凝土修建的水泥混凝土路面, 完全能够满足混凝土面板的力学性能要求     

沥青混合料抗剪性能的三轴剪切试验

借助三轴剪切试验研究了沥青混合料的抗剪性能, 采用简单性能试验考察了剪切疲劳作用的影响以及抗剪强度参数与车辙之间的相关性。研究发现: 级配类型、沥青用量、沥青性质及试验温度对混合料抗剪强度有显著影响, 抗剪强度随着荷载作用次数的增加呈幂函数递减, 抗剪强度参数与抗车辙性能之间呈良好的对数关系。结果表明剪切疲劳产生的流动变形是车辙产生的主要原因。     

内轴颈高铁车轴结构设计与强度分析方法

针对高速列车的轻量化设计需求,分析了内轴颈高铁车轴独特的内支承结构与承载特点,建立了内轴颈高铁车轴受力状态和结构强度理论分析模型,提出了内轴颈高铁车轴设计极限载荷和疲劳强度的解析计算方法;在此基础上,制定了基于理论分析、有限元方法和车辆系统动力学的内轴颈高铁车轴结构设计方法,并以17 t轴重的内轴颈高铁车轴为例开展了应用研究;基于内轴颈高铁车轴受力状态的理论分析结果,确定了车轴的临界安全截面和详细尺寸方案;建立了内轴颈高铁车轴的有限元模型,评估并校核了车轴的疲劳强度;建立了轴箱内置式高速动车的刚-柔耦合系统动力学仿真分析模型,验证了车辆的动力学性能和车轴的动荷载。分析结果表明：17 t轴重的新型内轴颈高铁车轴的质量为273.6 kg,比同轴重传统外轴颈高铁车轴的质量低约30%;内轴颈高铁车轴各截面疲劳强度的安全系数均大于1.66,临界安全截面转移至轴颈与轮座之间的卸荷槽及轴颈与轴身之间的过渡圆弧区域;采用内轴颈车轴的高速动车能够以350 km·h^-1的速度稳定通过半径为5.5 km的曲线线路,主要动力学性能指标优良;在选定曲线通过工况下车轴所承受的动载荷均能被设计极限载荷包络,据此开展的车轴结构设计和强度分析是稳健的。可见,内轴颈高铁车轴在实现高速列车轻量化设计方面有显著的技术优势,且高速适应性较好,在高速列车领域的发展和应用潜力巨大。     

基于客运专线路基动静强度的全风化花岗岩路用性能

为了扩大客运专线路基基床底层及以下部分路基本体填料的使用范围,基于客运专线路基动静强度要求,对全风化花岗岩及水泥改良土进行了静强度、动三轴试验,分析其静强度特性,以及在列车重复荷载作用下的动力特性,研究其临界动应力、累积塑性变形等变化规律及影响因素,论证其水泥改良土作为客运专线路基基床底层及以下部分路基本体填料的可行性和适用范围,确定化学改良土的强度指标控制标准.     

Ultimate strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads part 1: Nonlinear finite element analysis

This paper is the first of two companion papers concerning the ultimate hull girder strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads. In the midship part of container ships, upward bottom local loads are usually larger than the downward ones. This leads to the increase of biaxial compression in the outer bottom plating and the reduction of the ultimate hull girder strength in the hogging condition. In this Part 1, the collapse behavior and ultimate strength of container ships under combined hogging moment and bottom local loads are analyzed using nonlinear finite element method. Buckling collapse behavior of bottom stiffened panels during the progressive collapse of a hull girder is closely investigated. It has been found that major factors of the reduction of ultimate hogging strength due to bottom local loads are (1) the increase of the longitudinal compression in the outer bottom and (2) the reduction of the effectiveness of the inner bottom, which is on the tension side of local bending of the double bottom. The obtained results will be utilized in the Part 2 paper to develop a simplified method of progressive collapse analysis of container ships under combined hogging moment and bottom local loads.     

考虑腐蚀损伤的FPSO船体结构强度LC演变特性

在建立全船有限元模型的基础上,基于腐蚀模型完成各服役年限模型的更新,并使用自主开发的软件,依据规范,对浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)船体结构进行屈服强度与屈曲强度的直接计算。结果表明,在生命周期(Life Cycle,LC)内各年限船体结构强度计算结果均满足规范值。受腐蚀损伤影响,FPSO船体结构的屈服利用因子与屈曲利用因子逐渐增加;随服役时间增加,二者增长趋势逐渐加快。研究结果对FPSO的设计、维护与延寿具有一定的参考价值。     

铝合金在邮轮主船体结构上的应用分析

基于铝合金与钢结构“等强、等刚、等稳定性”的理论和有限元计算方法的分析,对某邮轮主体结构进行替代等效分析,论证了铝合金结构的安全性、经济性以及可能性,为铝合金在邮轮主船体结构的应用和直接计算方法提供建议和参考。