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。     

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。     

内置环形耐压液舱周向连接形式应力分析

针对内置式耐压液舱结构的应力变化规律,对比分析了不同载荷工况下,两种不同液舱顶板结构形式及变截面肋骨对液舱壳板的变形和应力的影响。结果表明:对于不同的液舱顶板形式,变截面肋骨角度β存在最优值;在液舱周向范围一定的情况下,肋骨肋板间的连接形式对液舱顶板纵向应力影响显著,而β主要影响液舱顶板的周向应力。     

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。     

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     

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。     

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。     

受压带肋圆柱壳体固有振动频率和稳定性计算

论述了丧失舱段总稳定性是潜艇耐压壳体在深潜时的主要破坏模式 .并将振动屈曲理论应用于潜艇耐压壳体稳定性的研究 ,在 Donell公式的基础上 ,导出了带肋圆柱壳体的整体固有振动频率与壳体所受外界水压之间的关系表达式 ,据此解出带肋圆柱壳体整体失稳的理论压力值 .最后 ,将公式的计算结果、实验结果和有限元法的计算结果进行比较 ,得出几点结论 .     

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。     

双壳结构水下耐撞变形吸能特性分析

以潜艇典型舯部结构为例,建立双层壳体结构水下碰撞数值分析模型,探讨了低强度撞击载荷作用下双层壳体的水下耐撞特性和舷间水的防护机理,指出在低强度撞击载荷作用下,舷间水一方面将使撞击区域减小,另一方面又将撞击能量扩散至舷侧结构整体,从而有效改善外层壳板结构的撞击环境,提高其整体吸能能力。在此基础上,进一步分析了不同撞击强度载荷作用下双层壳体的典型变形及破坏模式,讨论了各主要组成构件的变形吸能分布特性,认为在高强度撞击载荷作用下,双层壳体的吸能主要取决于耐压壳体结构,而非耐压壳体结构的耐撞吸能值将随着壳体的破损而趋于稳定。最后,指出水下双层壳体结构的耐撞特性研究可分为3个强度等级,并存在相应的研究重点和内容。     

局部腐蚀下耐压船体结构振动特性及稳定性研究

为探究局部腐蚀下耐压圆柱壳的承载特性,在均匀深水压力作用下,针对具有局部腐蚀的环加筋圆柱壳的振动特性及稳定性进行了研究,分析了腐蚀参数对振动特性与临界失稳载荷的影响。通过改变腐蚀面积、腐蚀位置和腐蚀深度,利用有限元软件NASTRAN进行系列仿真分析,得到了含有局部腐蚀环加筋圆柱壳结构的振动特性及失稳破坏模式。结果表明:当腐蚀深度大于3mm时,结构开始出现局部振动模态且固有频率单调下降;静水压力作用下带有局部腐蚀的环加筋圆柱壳一阶固有频率的平方与静水压力呈三段线性关系;在临界载荷方面,当腐蚀深度小于2mm时其对结构的临界失稳载荷几乎没有影响,当腐蚀深度大于2mm时临界载荷随即减小。     

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。     

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     

超空泡航行体双层壳结构动力稳定性分析

针对超空泡航行体轴向受力特点,建立超空泡航行体双层壳结构有限元模型,对结构动力稳定性进行分析.数值计算表明,当壳间实肋板厚度增大或环向肋骨数量和尺寸增加时,动力失稳区域整体下移,不稳定激发频率下降,失稳区域宽度减小幅度较小;当壳间间距减小或纵向肋骨数量和尺寸增加时,双层壳结构动力不稳定激发频率上升,动力失稳区域宽度较大...     

夹芯复合材料圆柱壳在静水压力下的承载能力试验

为研究极限复合材料圆柱壳在静水压力下的损伤现象和机理,首先基于钢制耐压壳比重大以及声学和磁学性能差的缺点,提出了使用夹芯复合材料圆柱壳作为潜水器耐压壳的新型结构形式;然后,采用试验研究,比较了两种模量芯材的夹芯复合材料圆柱壳结构在静水压力下的承载能力;最后,根据两种壳体的特点,设计了两种不同的试验方案进行试验,得到了壳体的失效载荷,并通过应变片测定了壳体复合材料表层上相应测点在试验过程中的应变数据。得到以下结果:HW-S01壳体受到屈曲效应的破坏,而HW-055壳体由于局部复合材料应力过载而失效;HW-S01壳体的试验失效荷载为1.34 MPa,HW-055壳体的失效载荷为11.2 MPa。试验结果表明:该夹芯复合材料圆柱壳有能力承受超过1 000 m水深的静水压力,可以对大潜深潜水器全复合材料耐压壳的设计研究提供参考。     

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。     

焊接接头的 TIG 熔修对潜艇耐压壳体抗爆性的影响

本文初步探讨了 TIG 熔修工艺对潜艇耐压壳体抗爆性的影响。试验结果表明,TIG 熔修可以有效地延缓在爆炸载荷作用下焊接接头裂纹的发生和发展。本文的工作为深入、系统地研究熔修工艺对潜艇耐压壳体抗爆性的影响作了有益的尝试,并为提高潜艇耐压壳体抗爆性指出了新的途径。     

基于ANSYS的油罐拱顶与罐壁关联性分析

针对油罐拱顶与罐壁上部容易出现失稳变形的实际问题,基于ANSYS建立了油罐有限元模型,对油罐结构稳定性进行数值模拟,探讨加载关联性和结构关联性对均匀外压作用下油罐稳定性的影响。结果表明:分析油罐结构稳定性时,对于给定尺寸的油罐,失稳发生在结构较薄弱部位;拱顶和罐壁可独立加载求解临界载荷,取较小值作为油罐的临界载荷;油罐的失稳分析要考虑拱顶与罐壁间相互作用对总体临界载荷的影响。研究结果可为基于有限元法的油罐稳定性设计和分析提供一定参考。     

深水环境下潜艇舯部结构撞击强度数值分析

潜艇结构水下碰撞是潜艇的主要事故形式,也是船舶碰撞最为危险的状态之一。文中首先提出潜艇碰撞问题,对碰撞特征进行分析,然后针对某型潜艇舯部典型结构的撞击极限强度特性进行数值计算,结果显示,由于准静压载荷的附连耦合作用,随着静水压力的增加,潜艇舯部耐压壳体结构的防撞能力将大幅下降,而耐压壳体内部平台和舱壁结构将有效提高壳体结构的横向失稳临界应力,改善潜艇结构的径向耐撞能力。     

夹层复合材料耐压圆柱壳深水静压承载特性分析

为探究新型夹层复合材料耐压圆柱壳在深水环境中的极限承载能力及失效模式,以湿法缠绕工艺成型的圆柱壳模型为研究对象,通过开展深水静压试验研究及数值仿真,分析了结构的极限承载能力及失效模式。结果表明:夹层复合材料圆柱壳的失效模式为整体失稳,内外蒙皮均出现明显纤维断裂,伴随结构渗水,内蒙皮与芯层界面处出现分层并扩展,导致结构完全丧失承载能力。同时,在兼顾结构强度与稳定性双重指标前提下,预测了结构的渐进破坏模式及极限荷载,预测值与试验结果相比误差为5.97%。该研究为夹层复合材料耐压壳的应用设计提供了技术储备。