复合材料在护卫舰上层建筑中的应用潜力

现代军舰设计要经过各种矛盾的无数次综合平衡，这比民船设计更加明显，这些矛盾包括武器装备、航速和稳性。单体船的横稳性主要取决于重心和水线面宽度，而船在水中的阻力与水线面宽度成反比。也就是说，高航速与低燃油消耗要求有细长的船体，细长的船体又要求有低的重心。采用轻型上层建筑可以满足上述要求，而应用复合材料是其中的一个选择方案。对有同样功能的现代护卫舰分别采用钢结构上层建筑和复合材料上层建筑的性能进行了比较，其中包括承受波浪载荷、武器载荷和爆炸冲击波载荷的结构性能、防火性能、雷达反射特征、电磁屏蔽、红外辐射特征和热绝缘。同时还比较了护卫舰采用这两种材料的重量和费用。     

流固耦合下的复合材料螺旋桨变形特性研究

为了研究易变性复合材料螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过流体计算控制方程和结构有限元方程,建立复合材料螺旋桨流固耦合算法,并利用Ansys／AnsysCFX软件计算流固耦合下指定材料的系列螺旋桨水动力性能,将NBA材料桨计算结果与试验结果进行对比,验证了流固耦合算法的准确性。分析了指定复合材料螺旋桨变形前后水动力性能变化,在此基础之上,进一步分析了复合材料桨叶在特定进速下的应力分布,以及不同进速下各桨叶的变形规律。     

纤维增强复合材料螺栓连接性能试验研究

依据复合材料连接测试标准ASTM5961,通过试验对比分析复合材料单向板试件采用3倍孔边距开孔螺栓连接、孔内预埋金属套筒件螺栓连接、层间预埋环形金属件螺栓连接3种形式的连接强度及破坏形式。3种连接形式试件的破坏形式都是挤压破坏,表明3倍孔边距可实现复合材料层合板螺栓连接最大承载力。带有预埋件的连接结构的承载能力较强,尤其是钢板预埋件的连接结构,其承载能力约为其他2种连接形式的3倍,不考虑重量因素是一种连接强度和可靠性高的螺栓连接方式。     

船舶轻量化T型连接结构设计及强度试验

文章从船舶轻量化的角度出发,提出了一种由复合材料夹芯板和增强泡沫胶接而成的新型T型连接结构,解决了船舶复合材料上层建筑内部壁板之间的连接问题。基于复合材料结构的设计原理和力学特性,设计了T型连接结构的拉伸试验和压缩试验,研究其在不同载况下的极限承载和损伤模式,证明T型连接损伤模式复杂,抗拉能力弱,尤其面板与腹板连接区的胶层是承载薄弱环节;依据试验结果验证数值计算方法,并规划3条技术路径以研究T型连接的抗拉特性,应用数值方法提取对应技术路径的应力和位移特征量,分析T型连接面板与腹板连接区的胶层几何参数对抗拉强度和重量的响应规律,获得连接区胶层几何夹角的建议取值为45°~60°,为复合材料船舶轻量化胶接结构的优化设计和实际应用提供了有益参考。     

玻璃钢双体游艇结构可靠度设计

可靠度设计可以较为真实地反映结构安全状态,现已成为结构设计的重点方法之一。本文以一艘玻璃钢双体游艇为例,通过频域水动力分析确定其最危险航行工况,进而对研究对象进行结构应力分析与可靠度计算。在满足可靠度安全要求的基础上,通过改变艇体铺层厚度对双体游艇进行轻量化设计。设计结果显示轻量化效果达到29.1%,优化设计结果良好。该种基于可靠度的设计方法对复合材料船艇结构设计具有一定的参考价值。     

舰船复合材料夹层板架结构的分级递进优化设计方法

由于复合材料板架结构具有各向异性、界面复杂及可设计变量众多等特性,因而在开展优化设计时往往困难重重。对此,采用分级递进优化设计方法。以某型舰甲板室舷侧复合材料夹层板架结构为对象,首先根据工程实际并结合复合材料板架结构的设计特点,提取所有可设计变量,并在此基础上分析所有设计变量的灵敏度特征规律;然后,对该夹层板架结构进行两级优化计算与分析;最后,对优化前后的计算结果进行对比分析。研究结果表明,分级递进优化设计方法能有效解决复杂的复合材料板架结构多变量设计问题。     

连续玄武岩纤维增强复合材料船体水下爆炸响应的数值仿真

运用有限元程序MSC.Dytran数值计算水下爆炸载荷作用下连续玄武岩纤维复合材料船体舱段结构的响应,采用层合板模型模拟纤维复合材料,选取一般耦合算法计算流体与结构的耦合效应,并将计算结果与E玻璃纤维复合材料船体仿真结果进行比较,分析2种材料船体结构压力时历曲线、破坏起始位置及破坏形式,得出结论:玄武岩纤维复合材料和E玻璃纤维复合材料船体底板在爆炸载荷的作用下起始破坏形式不同,玄武岩纤维的压缩强度和拉伸强度之比较高,在实际设计制造中更有优势。在船舶建造中可以使用连续玄武岩纤维复合材料替代玻璃纤维复合材料。     

水介质中复合材料壳板结构的声学设计

将复合材料壳板代替钢质壳板,建立了复合材料壳板结构的水中声学计算模型。从水声波动学方程出发,推导了不同终端边界条件下的传递矩阵、声反射系数和吸声系数,并通过试验研究证明了运用传递矩阵法进行声学设计的可靠性;考虑表层阻抗,吸声层厚度、损耗因子,及水层厚度的影响,应用数值方法对水中复合材料壳板结构进行了声学设计,分析了各参数对结构反射系数和吸声系数的影响规律。     

PVA纤维增强水泥基复合材料基本性能及其工程应用

PVA(聚乙烯醇)纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)是一种采用水泥、矿物掺合料、水、粒径小于5mm的细骨料与PVA纤维拌和而成的水泥基复合材料。文中阐述了PVA纤维增强水泥基复合材料的基本性能,与普通混凝土相比,其抗压试验中达到峰值荷载后承载力下降缓慢,抗拉和弯曲试验中均显示出应变硬化特性,且具有更好的抗剪承载力和抗剪切变形的能力。纤维增强水泥基复合材料具有优异的延性和耐久性,已成功应用于实际工程。     

碳纤维复合材料在舰船鞭天线中的应用及制备TN82

简述了碳纤维复合材料（CFRP）的性能特点,并对CFRP在舰船鞭天线方面的应用进行了归纳总结。