圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动响应分析

主要研究了在无限水域中两端简支的圆柱壳受球形炸药爆炸冲击载荷作用下的动响应特性.首先,计及流-固耦合作用的影响,文中由Hamilton变分原理推导出了圆柱壳受爆炸载荷作用的控制方程.然后分别将位移函数的Fourier形式代入方程中,运用迦辽金方法进行化简,最后在时间域上使用四阶经典龙格-库塔方法,圆柱壳在某一时刻的动响应就可以得到.通过将计算结果与有限元计算软件MSC.DYTRAN的计算结果进行比较,可以证明文中计算结果的正确性和可靠性.     

损伤圆柱壳的振动功率流特性研究

研究了含有环向表面裂纹损伤的无限长圆柱壳中的波传播和振动功率流特性.用Flügge方程来描述圆柱壳的振动.对于裂纹损伤圆柱壳,运用断裂力学的理论,考虑到裂纹的张开、滑移和剪切三种状态建立了裂纹区域的局部柔度矩阵,得到由此引起的附加广义位移和壳体中内力之间的关系.根据裂纹两侧区域的位移和内力的连续性条件得到了四支反射波和四支透射波的幅值,继而求得壳体中各内力传播的功率流.分析了透射功率流、反射功率流与激励频率和裂纹尺寸之间的联系.文中的研究为基于振动功率流方法识别圆柱壳表面损伤提供了理论基础.     

O型套环对圆柱结构气动力和干索驰振影响的试验

圆柱类结构在土木工程领域应用十分广泛，其风荷载和风致振动一直是研究和设计十分关注的问题。根据圆柱结构风致振动的机理，提出了O型套环这种被动式的三维气动措施，并对其减阻抑振效果进行了全面研究。通过风洞内的天平测力和干索驰振试验，研究了O型套环的几何参数(间距、宽度和厚度)对气动力和干索驰振的影响规律，并对减阻抑振机理进行了分析。研究结果表明：同标准圆柱类似，套环圆柱的平均阻力系数和雷诺数密切相关；当雷诺数小于3.0×10⁵时，套环圆柱的平均阻力系数小于标准圆柱的结果，最大减阻率为29.5%;当雷诺数大于3.0×10⁵时，套环圆柱的平均阻力系数大于标准圆柱的结果，最大增阻率为36.4%;标准圆柱和套环圆柱均会在高风速区间发生干索驰振，套环间距越小、宽度越大、厚度越小，对干索驰振的抑制效果越好；在亚临界区，套环圆柱可以减小阻力，原因是圆柱安装套环后，尾流宽度变窄，旋涡形成区变长，流场呈现三维特征；在临界区，套环圆柱会增大阻力，一定程度上可将套环视为对流场的扰动，加剧层流向湍流的转捩；套环圆柱对干索驰振的抑制和加剧与套环圆柱在临界区增阻的机理相似。     

附加旋转圆柱涡激振动发电装置能量获取性能研究

应用基于嵌入式迭代浸入边界法,数值模拟了附加旋转圆柱的海流能利用装置的涡激振动,研究了能量利用效率CP,harness随俘能阻尼比ζharness、附加圆柱的无量纲转速α和方位角θ的变化规律,得到了能量利用效率优化参数组合。进一步研究了能量利用效率随组合参数α/θ的变化规律,给出了拟合关系式,定性分析了拟合公式系数随影响参数的变化规律。     

不等间距加肋圆柱壳局域化效果预报及仿真验证

以有限长加肋圆柱壳为研究对象，获取不等间距加肋圆柱壳的局域化系数，并验证局域化系数理论公式的有效性。采用通频带近似法及等效参数识别技术，利用弹簧振子链系统的局域化理论公式预报不等间距加肋圆柱壳的局域化系数。基于不规则系统的波传递矩阵具有各态历经性，通过建立多个具有相同不规则程度的非等间距有限元模型获得振动场，分析振动能量在轴向位置的平均变化曲线获取衰减系数，与预报的结果进行对比，得到不等间距加肋圆柱壳的局域化系数，验证局域化系数理论公式作为统计平均的结果，当单元数量足够多时与预报结果比较吻合。研究表明，根据数值解析得到的通频带可以给出用于振动局域化系数计算的结构参数，基于各态历经性的模型验证方法可以很好地与理论结果拟合。局域化系数公式可以作为实际结构的定量化使用。     

马格努斯圆柱及变角度襟翼对无人帆船气动性能的影响北大核心CSCD

[目的]旨在研究马格努斯翼型和变角度襟翼对无人帆船气动性能的影响及其优化,以提高无人帆船的航行效率。[方法]采用CFD方法,以NACA 0021翼型作为无人帆船主翼帆的基准翼型,在主翼帆顶缘耦合马格努斯圆柱,分析马格努斯圆柱关键参数(直径、位置和间隔)对翼型升阻特性的影响规律;在主翼帆顶缘耦合马格努斯圆柱的基础上,将襟翼帆嵌入主翼帆尾缘,研究不同襟翼帆偏转角下翼型周围流场和升阻特性及其对无人帆船推力性能的影响规律。[结果]结果表明:在大攻角下,马格努斯圆柱对翼型气动性能具有提升作用,在所研究参数范围内翼型升阻比与马格努斯圆柱位置正相关,与马格努斯圆柱直径和间隔负相关,其中圆柱的直径和间隔对翼型气动性能影响较大,位置的影响最小;在小攻角下,变角度襟翼帆对翼型气动性能的提升更明显,在0°~15°攻角内,翼型的升阻比与襟翼帆偏转角正相关;在马格努斯圆柱及襟翼帆共同作用下,风帆推力系数最大提升27%,且与襟翼帆的偏转角正相关。[结论]研究结果可为马格努斯圆柱及嵌入式襟翼帆在无人帆船领域的应用提供参考。     

Topology optimization of core structure of titanium alloy sandwich cylindrical shell北大核心CSCD

［Objectives］ As a new type of pressure-resistant structure, the titanium alloy sandwich cylindrical shell has not yet been studied comprehensively. The topology of the core layer needs to be confirmed using the optimization method. This paper carries out the core topology optimization of titanium alloy pressure-resistant sandwich cylindrical shells.［methods］An unreinforced cylindrical shell with high thickness is selected as the analysis object, and the axisymmetric element is used to calculate the structural stresses via ANSYS. The cylindrical shell is divided into the upper, middle and lower regions along the thickness direction. The structures of the middle region are set as the design variables, and a two-stage topology optimization mathematical model of its core structure is proposed. Based on Matlab, the main control program of the genetic algorithm is established to carry out the core layout optimization of the unreinforced cylindrical shell along the axial direction only and both the axial direction and radial direction respectively.［results］The optimal core topological form consists of equidistant ribs connecting the inner shell and outer shell vertically.［Conclusions］A sandwich cylindrical shell under hydrostatic pressure is a reasonable pressure-resistant structure. © 2023 Authors. All rights reserved.