内置式耐压液舱实肋板拓扑优化设计方案分析

通过对内置式耐压液舱中实肋板开孔拓扑优化设计后的强度和稳定性分析发现，对于周向范围为162°的内置式耐压液舱，实肋板在中内龙骨附近开孔较优。实肋板开孔后对于其本身的稳定性影响不大，但MISES应力会有所变化；实肋板开孔后，液舱结构的稳定性会稍微降低，后期在进行液舱结构设计时要考虑是否加强。     

含内置式耐压液舱舱段耐压船体结构应力分析

为研究静压下内置式耐压液舱结构的力学规律,采用有限元方法对内置式耐压液舱及船体结构进行强度计算,分析了不同工况下耐压壳的变形和应力特征,比较了不同区域耐压壳的应力情况。结果表明:液舱内外相连通时的工况更危险,耐压壳应力水平也更高。同时,内置式耐压液舱的存在使液舱底部耐压壳的应力水平高于耐压壳其他区域。该研究结果可为内置式耐压液舱结构设计提供指导。     

不同结构形式内置式耐压液舱稳定性分析

为研究内置式耐压液舱稳定性特征,针对内置式环形和平板两种不同的液舱结构形式,在载荷1液舱与外界不连通、载荷2液舱与外界连通两种载荷工况下,通过改变液舱舷间距对液舱结构的稳定性进行了分析比较。结果表明:对于内置式平板耐压液舱,载荷2工况下的液舱顶部耐压壳、底部耐压壳、肋板端部整体的失稳压力临界值均高于载荷1工况;对于内置式环形耐压液舱,载荷1工况下的液舱底部耐压壳的失稳压力值低于载荷2工况,舷间距越大对结构的稳定性越有利;两种载荷作用下,液舱顶部耐压壳的失稳临界压力值远低于液舱底部耐压壳;内置式环形耐压液舱除顶部耐压壳、非液舱壳板外,其他参数的失稳临界压力值均高于内置式平板耐压液舱;随着舷间距的增加,两种结果的失稳临界压力值均有所增加。     

不同锥-柱连接结构舱段力学特性对肋骨初挠度敏感度研究

为给不同锥-柱连接结构加工时的偏差控制提供参考,根据类圆柱壳结构肋骨初挠度测量经验,建立了数学模型描述单根肋骨初挠度沿周向的形态变化,并将其施加到有限元模型中;分析了锥-柱结合壳、厚板削斜过渡环以及锥-环-柱结合壳应力、舱段弹性失稳压力以及极限载荷对肋骨初挠度敏感度的差异。得到结论如下:锥-环-柱结合壳较锥-柱结合壳及厚板削斜过渡环,其内表面纵向应力抵抗肋骨初挠度不利影响的安全裕度更大;含锥-环-柱结合壳或厚板削斜过渡环的舱段弹性失稳压力对肋骨初挠度的敏感度相当;肋骨初挠度控制在规范允许上限值的3倍以内时,含不同凸型锥-柱连接结构舱段的极限载荷对肋骨初挠度均不敏感。     

内置式环形耐压液舱不同周向范围的应力分析

为研究内置式环形耐压液舱在液舱周向范围变化时的力学规律,采用ANSYS有限元法对单壳体内置式耐压液舱进行了强度计算,对液舱与外界是否连通两种载荷工况下的应力情况进了比较分析。结果表明:在两种载荷工况下,液舱周向范围的变化对液舱应力变化的影响规律相同,但液舱内外相连通时的应力值更高;液舱周向范围280°左右时对结构的变形最为有利。     

带有损伤凹陷的环肋圆柱壳应力和稳定性分析

为探寻局部受损伤潜艇结构的承载能力,以出现较大损伤变形的环肋圆柱壳舱段结构为研究对象,"涡形凹陷"作为损伤变形的典型形状,运用MSC/NASTRAN软件计算了这种结构在静水外压作用下的应力分布和失稳临界压力。结果表明:带有损伤凹陷的环肋圆柱壳与完好状态环肋圆柱壳相比,最大应力值提高,失稳临界压力值下降,应力的改变对环肋圆柱壳承载能力的影响更大;相同凹陷幅度下,损伤凹陷中心在肋骨位置时,对圆柱壳应力状态和稳定性的影响最为恶劣。肋骨分别采用梁单元或壳单元两种建模方式时,得出的应力和失稳临界压力变化规律一致,采用梁单元建模得出的肋骨应力偏安全。     

战斗部近炸下防护液舱破坏机理分析

为研究大型舰船水下舷侧防护液舱的破坏机理，根据液舱的承载特性，设计制作缩尺战斗部模型和敞口、密闭两种液舱结构模型，开展两种姿态战斗部近炸下高速破片和冲击波对防护液舱的联合毁伤试验。根据试验后液舱模型的破损情况分析液舱前、后板在典型载荷下的破坏机理，总结分析液舱结构整体的破坏模式和破坏机理。结果表明：高速破片是防护液舱结构的主要防御对象，破片开坑和空化阶段是液舱结构变形破坏的主要阶段，破片群侵彻液舱形成的激波载荷和空化效应引起的挤压载荷是使结构产生变形破坏的主要冲击载荷。     

炸药动态起爆对舰船上下邻舱结构的毁伤效应研究

为研究炸药动态起爆对小型作战舰艇相邻舱室的破坏效应,首先采用LS-DYNA有限元软件,分析了装药在下舱静态起爆时对邻舱的毁伤形式;然后,计算了装药在动态起爆和静态起爆时舱壁的飞散速度和舱内的冲击波超压值差异;最后,计算了不同质量装药在动态起爆时对组合舱室的毁伤情况。结果表明:炸药在下舱内爆时,上舱舱壁受到下舱顶板变形发生挤压变形,主要变形区域位于顶板处;运动装药相比静态装药对速度正方向舱室的毁伤效果明显提高,且速度正方向舱壁焊接处破裂位置发生了改变,上舱舱壁出现了更大形变;装药质量的改变可影响舱室率先破坏的位置,从而间接影响到对邻舱的破坏形式。     

水下接触爆炸下液舱前置型防雷舱的动响应分析

为探讨防雷舱结构设计,采用有限元方法对同一防雷舱结构的典型模式和液舱前置模式进行数值仿真计算,通过对典型模式与实验结果的对比,验证了数值计算方法的有效性。着重分析了液舱前置对防雷舱结构动响应过程、失效模式及防护效能的影响,并分析了其形成机制。从结构破坏过程、载荷特性、吸能特性三个方面对比了两种模式的差异,探讨了两种模式防雷舱结构的防护机理,为舰船水下舷侧防护结构的工程设计提供了参考。     

肋骨、舱壁布置形式对圆柱壳水下声振特性的影响

采用结构有限元耦合流体边界元方法对不同肋骨、舱壁布置形式的圆柱壳的流固耦合响应进行了计算。通过波数谱方法,结合柱壳规则波的声辐射效率,对不同波数成分结构波的振动与声辐射进行了量化。运用等间距与不等间距结构振动理论揭示了肋骨、舱壁布置形式对圆柱壳水下振动与声辐射特性产生影响的机理。研究发现:结构不等间距布置的圆柱壳水下振动特性整体上较优,但受壳体周向振动模式影响较大;结构不等间距布置的圆柱壳声辐射特性并不一定优于结构等间距布置的圆柱壳声辐射特性。     

含局部初始几何缺陷的凸型锥-环-柱结合壳舱段稳定性仿真

根据大量环肋薄壳结构的建造经验,首先分析了加肋锥-环-柱结合壳加工工艺,指出锥-环-柱结合壳的初始几何缺陷主要缘于焊接,其主要分类标准为肋骨初挠度及壳板凹凸度,同时根据加工过程中焊缝产生的位置判断初始几何缺陷的分布区域;然后,选取了几种典型的初始几何缺陷形态,并采用有限元方法分析了初始几何缺陷形态变化及其幅值变化对舱段理论失稳压力及失稳变形的影响,指出当向内凹陷的初始几何缺陷出现在理想舱段失稳破坏变形的区域时,其对舱段理论失稳压力的不利影响较大,且这种不利影响将随着初始几何缺陷幅值的增大而加大;最后,提出锥-环-柱结合壳加工建造过程中,需尽量避免典型初始几何缺陷。     

舱壁振动对环肋圆柱壳舱段振声性能的影响

舱壁振动会传递到相连壳体部分,进而影响圆柱壳舱段振动和声辐射。为明确舱壁振动对环肋圆柱壳振声性能的影响,利用FEM/BEM法从舱壁边界条件和结构参数变化两个方面进行了数值计算,分别讨论了舱壁约束条件、舱段截取尺寸、舱壁封板形状、舱壁厚度及加强筋形式变化的影响规律。结果表明:研究有限长环肋圆柱壳振声性能时,两端边界简支边界是可取的;舱段截取对计算结果有较大的影响;改变舱壁形状对壳体振动均方速度级峰值影响较大;增加舱壁厚度和舱壁加筋对圆柱壳振声性能的影响要分频段考虑,总体来说对改善舱段振声性能有利。     

液舱晃荡对潜艇系泊系统稳定性的影响

液舱内自由液面的晃荡会影响船艇的稳定性。引入混合系统理论,对液舱晃荡影响下的潜艇系泊系统进行了分析,介绍了判断混合系统稳定性的Lyapunov指数判据。针对一类典型的潜艇系泊方式,建立了晃荡影响下的系泊潜艇横荡运动刚性碰撞模型。基于该模型对系统进行数值仿真,研究了晃荡流体对系泊潜艇稳定性的影响。结果表明,液舱晃荡影响下的潜艇系泊系统具有阶跃特性和强烈的非线性特征,用混合系统可以有效描述系泊系统的连续运动和状态跃变,从而验证了这种方法的可行性。     

均匀外压下纵横加筋曲板和圆柱壳的稳定性

建立了纵横加筋圆柱曲板和圆柱壳的弹性稳定性临界压力公式．对文献中关于大直径环肋薄壳的异常及潜艇实肋板带纵骨式耐压液舱壳板的稳定性进行了计算,并探讨筋条的偏心、纵筋数目的奇偶性对壳体稳定性的影响     

基于静力与稳定性分析的小卫星主接头选型优化

基于对预埋主接头蜂窝板的静力与稳定性分析,对小卫星主接头进行选型优化。采用三明治夹心板理论建立预埋分叉式和面板式小卫星主结构连接接头的蜂窝板试件有限元模型,分析得到了蜂窝板最大应力值与失稳载荷,通过与试验结果的对比分析确定了蜂窝板试件破坏原因。在此基础上讨论结构参数对蜂窝板承载性能的影响,确定出最优的接头设计形式。     

潜艇耐压环肋圆柱壳结构可靠性分析

对潜艇耐压圆柱壳结构进行可靠性分析时,首先应研究结构的承载能力,并综合要求、能力两个方面,计算其失效概率和可靠度。在能力方面,本文讨论了５种主要失效模式：肋骨和壳板总体失稳、肋间壳失稳、肋骨屈服、肋间壳屈服和肋骨侧向失稳。考虑了初挠度、屈服应力、弹性模量等７个基本随机变量的影响。在要求方面,结构载荷以确定值处理。本文计算分析了３种艇型耐压圆柱壳结构的可靠性。     

耐压液舱区域耐压船体强度的研究

本文把带纵骨实肋板式耐压液舱和对应的耐压船体看成一弹性整体,求解了耐压液舱区耐压船体的应力响应,并通过塑性极限分析,求得了其极限承载能力。理论分析与有限元计算及实验结果相比较,吻合较好。     

“33”型潜艇肋骨腐蚀对下潜深度的影响

潜艇耐压船体肋骨(特别是外肋骨),由于种种原因,经常受到不同程度的腐蚀。肋骨腐蚀将使肋骨断面面积和惯性矩减小,从而使肋骨应力增大、舱室失稳临界力降低。此外,肋骨腐蚀后由于中性轴偏移,将使圆环产生附加弯矩。所有这些都将导致潜艇下潜深度的降低。本文主要结合“33”艇的实际,研究肋骨腐蚀后对下潜深度的影响,但所考虑的一些基本观点也可供其它类型潜艇参考。     

结构参数改变对舱壁结构振动影响的研究

舱壁结构是否合理直接影响到舱壁甚至整个潜艇的振动性能,为得到合适的舱壁结构参数,分别以舱壁板厚度、骨材数量、骨材截面大小为变化参数,以振动的均方法向速度为衡量振动优劣的标准,得到不同参数对应的舱壁振动的均方法向速度频响曲线,分析了振动随激振力频率、激振力作用方向、舱壁结构参数的变化规律,并以此为依据,设计了合理的结构形式和结构参数,得到了振动性能良好的舱壁。     

现代潜艇的基本结构(一) ——艇体的基本结构

潜艇为什么既能在水面航行,又能下潜到水下的一定深度并且能在水下保持长时间的潜航状态呢?要想解开这个谜,就应从了解潜艇的结构形式和潜艇所具有的结构强度开始。现代潜艇的艇体基本上是由耐压结构和轻型结构两部分组成。耐压结构包括耐压艇体、耐压指挥台以及耐压液舱等,是保证潜艇在安全深度之内能够从事水下运行的基本结构。轻型结构包括潜艇的指挥台围壳、上层建筑以及一些液舱等。轻型结构又进一步分为非耐压