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2011年  第6卷  第3期

水下爆炸对舰船结构损伤特征研究综述
张阿漫, 王诗平, 汪玉, 姚熊亮
2011, 6(3): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.001
摘要:
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。
水下爆炸冲击波和气泡联合作用下结构响应数值分析
徐永刚, 宗智, 李海涛
2011, 6(3): 8-11. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.002
摘要:

结构在水下爆炸作用下会产生严重的破坏,研究水下爆炸作用下结构的响应特征和规律,并为舰船抗冲击设计提供参考。首先验证了ABAQUS软件模拟结构受水下爆炸载荷作用弹塑性响应的有效性和准确性。然后应用ABAQUS软件计算不同工况水下爆炸载荷作用下结构的动态响应。从应变、应力等角度考察了水下爆炸载荷对结构动态响应的影响。计算结果表明气泡脉动压力是结构产生鞭状响应和整体破坏的主要因素。

高速破片侵彻防护液舱试验研究
沈晓乐, 朱锡, 侯海量, 陈长海
2011, 6(3): 12-15. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.003
摘要:
为研究水下接触爆炸产生的高速破片在水中的侵彻特性,针对3.3 g立方体破片进行了水下弹道试验,结果表明:破片的侵彻阻力系数受形状的影响较大,撞击隔板时产生压缩波使破片产生墩粗和侵蚀,造成破片迎流面积的增加和质量的下降,从而使破片在速度较高时侵彻深度反而下降。
船舶加筋板结构耐撞性能分析
庄科挺, 刘敬喜, 刘元丹, 颜丰
2011, 6(3): 16-20. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.004
摘要:
提出计及摩擦力影响后船舶舷侧加筋板耐撞性能分析的一种简化分析方法,详细讨论了球鼻艏撞击作用下舷侧加筋板的渐进破坏过程,给出了相应的撞击力-撞深曲线和吸收能量-撞深曲线。通过与已有试验结果的比较表明,该简化分析方法能对船舶舷侧加筋板结构的耐撞性能做出合理预报,从而可用于设计阶段评估船体舷侧结构的耐撞性能。
加筋板整体屈曲临界应力计算与分析
王伟, 吴梵
2011, 6(3): 21-27. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.005
摘要:
利用解析法对加筋板稳定性进行了研究,忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有一根加强筋的加筋板,定义板的挠曲函数,将其代入边界方程和协调方程,求解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力。对有2根或多根加强筋的规则加筋板,利用能量法导出统一计算的公式得到临界应力。最后,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文计算方法是正确的,可以准确求解加筋板的稳定性问题。
槽型舱壁极限强度的数值分析
黄磊, 杨平
2011, 6(3): 28-31. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.006
摘要:
通过采用ANSYS软件,在考虑几何和材料非线性的基础上,对系列槽型舱壁在线性静水压下的极限强度进行了有限元数值分析。讨论了不同槽型角度、板厚、边界约束形式及用钢量等对槽型舱壁极限承载力的影响。经过计算分析发现,槽型角度及板厚的增加均对槽体极限强度和单位用钢量有影响,但前者的增加对槽体极限强度的提高更有效;舱壁约束对结构的极限承载力有较大影响;合理的边界条件能较大提高其结构承载能力。
一种基于APDL语言的船舶波浪压力自动加载方法
丁德勇, 郑杰, 谢伟, 胡要武, 杨龙
2011, 6(3): 32-35. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.007
摘要:

针对全船结构强度直接计算中,波浪加载较为麻烦的问题,提出了一种ANSYS环境下的波浪压力自动加载的方法。该方法将三维水动力程序计算的船体表面的波浪压力经过插值算法转换到有限元结构单元上,压力数据文件读入ANSYS实现了自动加载。最后,利用该自动加载方法对一艘穿浪双体船进行加载。结果表明,该方法将波浪载荷计算和结构强度分析有机结合起来了,提高了波浪压力加载的准确性和效率。

减摇水舱挡板开度对稳定矩影响的研究
蒋颉, 丁勇
2011, 6(3): 36-39. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.008
摘要:

水舱阻尼是影响减摇水舱减摇性能的重要因素,在减摇水舱的工程应用中,如何获得最佳的水舱阻尼成为水舱设计最关键的环节之一。一般情况下,可以通过调节水舱挡板来改变水舱底部通道截面积的大小,以达到改善水舱阻尼的目的。本文利用FLUENT软件,计算了二维水舱模型中不同挡板开度条件下水舱稳定矩的变化,得到该仿真模型最佳阻尼所对应的挡板开度的参考数值,并与减摇水舱台架试验的结果进行比较,表明了利用数值仿真的方法来研究水舱阻尼是可行的,该数值仿真的结果是合理的。

基于任务系统集成的舰艇作战系统体系结构设计过程
姚腾钢, 王剑波
2011, 6(3): 40-44. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.009
摘要:

舰艇作战系统已演变为具有功能、地理、控制全分布式特征的复杂系统,系统研制向基于任务系统集成的趋势发展,其体系结构的设计需满足体系化作战需求。按照"自上而下为主,兼顾自下而上,层次和内容均衡"的原则,阐述了一种基于任务系统集成的作战系统体系结构设计过程,通过系统分析、建模、评估的迭代设计过程,实现对作战系统体系结构设计、验证以及系统性能评估。

隐身桅杆与主船体耦合RCS特性研究
程子君, 吴启华
2011, 6(3): 45-48,54. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.010
摘要:

隐身桅杆技术是舰船隐身技术发展的重要方向之一,影响隐身桅杆RCS的因素很多,其中,隐身桅杆与主船体间的耦合直接影响RCS的考核结果。首次提出了隐身桅杆与主船体耦合RCS相对增加量的概念,并用以表征其与主船体的耦合特性。采用基于矩量法理论分析桅杆与主船体的耦合影响,研究结果可应用于隐身桅杆RCS综合评价。

基于矩量法的线天线电磁散射和电磁辐射分析
高宝春, 彭戈, 胡一峰
2011, 6(3): 49-54. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.011
摘要:

针对线电流模型分析半径/波长较大的线天线的缺点,首先利用解析法描述线天线的结构,将线天线模拟为细带模型,线面连接问题转化为面面连接问题,选取RWG函数对天线模型进行剖分,采用矩量法分析不同半径下偶极子天线的电流分布,辐射场,方向图,对散射模式和辐射模式的情况进行了比较。随后计算了有限平板上10m单极子天线的天线特性。计算结果表明,当半径/波长较小时,电流基本沿天线轴向流动,线电流模型适用于分析线天线的问题,半径/波长较大时,横向电流不可忽略,线电流模型不适用于分析线天线的问题。

舰载宽带单极套筒天线的FDTD建模及设计方法研究
李戈阳, 高火涛, 王剑波
2011, 6(3): 55-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.012
摘要:

为了实现舰载天线的可视化分析与设计,采用时域有限差分法(FDTD)建立了细同轴天线的电磁模型,并基于此模型设计了100~400MHz舰载单极套筒天线。通过仿真计算研究了天线几何参数对天线电性能的影响,仿真结果表明该天线具有宽频带特性,但驻波比在高频段不够理想,因此进一步对天线顶端进行了阻抗加载。研究表明,在天线增益不高的前提下该加载方法有效地将驻波比控制在2.5以下。文中所采用的天线建模、设计、仿真以及电抗加载方法,对舰载天线的优化设计与电磁兼容分析均有一一定的参考意义。

船舶尾轴承倾斜计算分析研究
张少凯, 周建辉, 吴炜, 魏颖春
2011, 6(3): 60-63. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.013
摘要:

为改善船舶尾轴承受力状况,应用有限元方法建立船舶尾轴承与尾轴接触模型,对其进行计算分析,研究降低轴承峰值压力的措施。计算结果表明,改善压力分布可采用倾斜尾轴承方式,轴承倾角大小应以尾轴弹性变形曲线为依据。倾角太小起不到增加尾轴承接触面积和降低峰值压力的目的;倾角过大可能导致尾轴承前端与尾轴接触,轴承尾端出现腾空现象。

舰船刚性阻振质量基座中频振动特性研究
王强勇, 姚熊亮, 卢友敏, 王献忠, 庞福振
2011, 6(3): 64-67. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.014
摘要:

有限元与统计能量混合法(FE-SEA)将计算低频响应的有限元法(FEM)与计算高频响应的统计能量法(SEA)结合起来,有效解决了FEM计算量大而SEA计算不准的中频域问题。提出在舰船弹性基座中引入刚性减振器,即在舰船基座与船体结构连接部位布设刚性阻振质量,并采用基于FE-SEA混合法的VA One软件对舰船刚性阻振质量基座的中频振动特性进行了研究。结果表明,刚性阻振质量对中高频结构噪声可起到明显的隔振作用,而对低频结构噪声的减振效果则不明显,甚至没有减振效果,这对刚性阻振技术在实艇基座减振降噪设计中的应用具有一定的实际工程价值。

夹层结构模型假设对振动和声传输特性影响研究
王晴, 洪明, 周艳秋
2011, 6(3): 68-72. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.015
摘要:

不同模型假定下夹层结构的声振特性各不相同。基于Reissner模型和Zig-Zag模型位移场假设,分别建立了两种复合材料夹层板有限元动力单元模型,并通过推导的模型编制了计算程序,采用子空间迭代法求得了其固有频率和固有振型,采用混响声场声传输理论计算了传声损失,并对夹层板的动力特性和声传输特性进行了数值模拟研究,同时还考虑了夹层结构面板与芯板的厚度比和弹性模量比不同时各种模型的适用范围。

计及空腔能量耗散的尖劈结构声学特性研究
计方, 姚熊亮
2011, 6(3): 73-78. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.016
摘要:
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。
大型复杂船体分段焊接变形研究
丁振斌, 朱元伟, 王波, 贾晓丹
2011, 6(3): 79-82. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.017
摘要:

为了预估大型复杂船体分段的焊接变形,运用热弹塑性法计算典型结构的焊接变形,得出典型船体分段的固有应变,采用固有应变法计算该船体分段焊接变形,并与实测结果进行对比验证。结果表明:采用固有应变法计算大型复杂船体分段的焊接变形是可行的;船体分段焊接变形呈现整体外张的趋势,且两舷侧边缘位置的焊接变形量最大。

板厚对14MnNbq钢焊接件疲劳裂纹扩展速率的影响
谢凡, 黄晶, 张涛, 李建兵
2011, 6(3): 83-87,93. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.018
摘要:
为研究厚板的原始焊接板厚及取样位置对疲劳裂纹扩展速率的影响规律,完成了14MnNbq钢5种原始焊接板厚(40 mm、50 mm、60 mm、80 mm和100 mm),共计30个疲劳试件的裂纹扩展试验。运用数理统计方法回归处理试验数据,得到了在给定置信水平下的5组da/dN-ΔK曲线以及Paris公式的拟合值参量,同时还得到了100 mm厚板不同取样部位的da/dN-ΔK曲线。结果表明:随着原始焊接板厚的增加,疲劳裂纹扩展速率也在加大;受取样位置的影响,表面试件比中部试件的疲劳裂纹扩展速率快。
复合材料层合板螺栓连接强度实验研究
王晓侠, 方超, 张亮, 张成, 岳永威
2011, 6(3): 88-93. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.019
摘要:

通过对不同预紧力下舰船复合材料层合板单剪连接和双剪连接两种结构形式的静拉伸强度实验,考核了复合材料层板螺栓连接处的强度特性。实验结果表明:双剪连接结构强度随着预紧力的增大而增大。而在单剪连接结构中,一定范围内的预紧力可以增加连接结构的强度,过大的预紧力会使其连接强度减小。通过对以上实验现象的分析,认为预紧力对板的侧向约束限制并延缓了局部开裂和分层是预紧力增加螺栓连接结构强度的主要原因。

Windchill系统中外来技术文件的批量导入方法研究
宋一淇, 汪学锋
2011, 6(3): 94-98. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.020
摘要:
设计所、船厂作为船舶的设计和制造部门,经常要从合作部门,或者是上游部门接收大量的技术设计结果。为了将这些外来技术文件快速提交入库,本文基于PDM软件Windchill开发了批量导入方法。该方法以常用的Excel表格作为文件导入的载体,在Windchill系统用户界面开发添加下拉菜单操作项,链接JSP文件导入页面,并通过定制开发的Java程序,具体实现船舶设计制造中外来技术文件的批量导入,为企业Windchill系统中PDM管理的有效开发应用提供了参考。
基于Web的船舶信息集成管理系统的设计及实现
宁小敏, 阳斌, 王奕, 谢伟
2011, 6(3): 99-102. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.021
摘要:

针对目前国内船舶各类业务信息系统独立及缺乏综合集成的问题,本文提出了一种基于Web的船舶信息集成管理系统。该系统采用统一的信息管理支撑平台,将各类数据采集及处理,实现了船舶导航气象和机舱监控数据动态采集、船务管理、公共信息管理等业务应用的综合集成,并以B/S方式进行综合信息发布。该系统已在多艘巡逻舰及海事船中得到成功应用,工程实践表明该系统具有较强的实用性和良好的可扩展性。