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典型结构参数对船体梁抗水下爆炸特性的影响

高压物理学报 2022年第3期36卷 135-147页

作者：张弛李海涛梅志远李杰兵郑欣颖海军工程大学舰船与海洋学院湖北武汉430033 海军91251部队上海200940

为了提升舰船抗水下爆炸冲击防护设计水平,首先需要揭示舰船典型结构参数变化对其损伤特性的影响规律。以某型舰船为参考,保留主要结构特征参数,设计了接近真实尺度的梯形横截面船体梁。利用Geers-Hunter理论公式得到各计算工况下的水... 详细信息

为了提升舰船抗水下爆炸冲击防护设计水平,首先需要揭示舰船典型结构参数变化对其损伤特性的影响规律。以某型舰船为参考,保留主要结构特征参数,设计了接近真实尺度的梯形横截面船体梁。利用Geers-Hunter理论公式得到各计算工况下的水下爆炸载荷,基于ABAQUS有限元数值模拟方法,对比分析了船体梁长度、外板板厚、型深、型宽等参数变化对船体梁抗水下爆炸冲击的结构响应特性的影响。提出了一种可以表征各典型结构参数对船体梁整体结构强度影响规律的无因次结构强度因子。结果表明:气泡脉动频率与结构固有频率耦合将导致中垂变形;船体梁长度增加使得结构抗弯能力减弱,在水下爆炸响应中的初始中拱变形缓慢增加,最大中垂变形显著增加;船体梁外板板厚、型深、型宽的增加会导致结构在响应期间的初始中拱变形和最大中垂变形减小;初始中拱变形受结构参数变化影响的敏感程度低于最大中垂变形。提出的无因次结构强度因子可以较好地表征船体梁结构整体强度。

关键词：水下爆炸船体梁结构参数响应特性

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船体梁载荷反演方法与试验研究

船舶工程 2022年第1期44卷 41-46页

作者：李俊龙董威刘宁冯国庆任慧龙哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 中国舰船研究设计中心武汉430064

针对实际航行过程中船体梁载荷难以直接测量的问题,提出一种弯扭分解载荷反演算法,以弯扭耦合载荷作用下的结构响应为输入,分离并输出结构所承受的弯矩和扭矩,并通过船体梁弯扭分解试验对该算法的可行性进行验证。船体梁载荷反演结果表... 详细信息

针对实际航行过程中船体梁载荷难以直接测量的问题,提出一种弯扭分解载荷反演算法,以弯扭耦合载荷作用下的结构响应为输入,分离并输出结构所承受的弯矩和扭矩,并通过船体梁弯扭分解试验对该算法的可行性进行验证。船体梁载荷反演结果表明,提出的弯扭分解算法能将船舶航行过程中耦合在一起的载荷进行有效的分解测量,具有工程可行性。

关键词：载荷反演弯扭耦合模型试验船体梁

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多次水下爆炸中船体梁的累积毁伤效应

高压物理学报 2022年第2期36卷 135-144页

作者：唐正鹏李翔宇郑监国防科技大学文理学院湖南长沙410073

针对在多次水下爆炸中船体梁的累积毁伤问题,采用AUTODYN软件与试验相结合的方法,分析了炸药当量、爆距、爆炸次数等因素对船体梁累积毁伤效应的影响。结果表明:在水下爆炸加载作用下,船体梁会发生中部凹陷局部塑性变形和整体中拱塑性... 详细信息

针对在多次水下爆炸中船体梁的累积毁伤问题,采用AUTODYN软件与试验相结合的方法,分析了炸药当量、爆距、爆炸次数等因素对船体梁累积毁伤效应的影响。结果表明:在水下爆炸加载作用下,船体梁会发生中部凹陷局部塑性变形和整体中拱塑性弯曲变形。在一定冲击因子作用下,其挠度与水下爆炸加载次数呈线性关系,且药量越大,挠度越大。爆距相同时,同等当量炸药对船体梁进行单次和均分连续3次水下爆炸加载,其最终塑性变形挠度不同,均分连续3次爆炸作用下船体梁的塑性变形挠度更小。

关键词：多次水下爆炸船体梁累积毁伤数值模拟

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船体梁拱垂变形对船舶的影响

船海工程 2023年第4期52卷 56-60页

作者：孙元璋陈洲宋健李东旭朱凡述杨卓懿招商局金陵船舶(威海)有限公司山东威海264200 山东交通学院船舶与港口工程学院山东威海264200

针对航行船舶在不同装载工况下,船体梁会产生中拱、中垂变形的问题,以某船为例,通过经验公式计算和基于船舶静力学推导出的修正法对排水量进行修正对比,以坦谷波法对船舶总纵强度进行修正,结果表明,船体梁拱垂变形会导致船舶难以达到最... 详细信息

针对航行船舶在不同装载工况下,船体梁会产生中拱、中垂变形的问题,以某船为例,通过经验公式计算和基于船舶静力学推导出的修正法对排水量进行修正对比,以坦谷波法对船舶总纵强度进行修正,结果表明,船体梁拱垂变形会导致船舶难以达到最大设计的排水量,“削低”了船体梁在静水、波浪中的弯矩的峰值。

关键词：船舶船体梁中拱中垂总纵强度

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循环载荷作用下损伤船体梁极限强度研究

海洋工程 2022年第5期40卷 89-97页

作者：吴剑国邵智华申屠晨楠王锦琪叶帆傅何琪王福花浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

为了研究循环载荷作用下扶强材初始损伤对其极限强度的影响,进行了14组扶强材的循环加载试验和分析。构造了考虑材料累积损伤完整、断筋和大变形的扶强材单元极限承载力计算公式,提出了相应循环载荷作用下损伤扶强材单元的端缩曲线表达... 详细信息

为了研究循环载荷作用下扶强材初始损伤对其极限强度的影响,进行了14组扶强材的循环加载试验和分析。构造了考虑材料累积损伤完整、断筋和大变形的扶强材单元极限承载力计算公式,提出了相应循环载荷作用下损伤扶强材单元的端缩曲线表达式和船体梁极限强度计算的简化逐步破坏法。编制了循环载荷作用下船体梁损伤极限强度计算程序,进行了船体梁极限强度计算,并与有限元结果进行对比。研究结果表明:改进的损伤扶强材模型可较为准确地描述扶强材材料损伤的完整、断筋和大变形的极限承载力退化情况,扶强材腹板断裂的损伤相较初始大变形及材料累积损伤形式承载力下降程度更明显;所提出的循环载荷作用下损伤船体梁极限强度计算的简化逐步迭代方法,能定量地计算扶强材在不同类型损伤下的极限承载力退化程度,具有较高精度,方便易行,可应用于工程设计。

关键词：船体梁扶强材极限强度循环载荷损伤

波浪与水下爆炸气泡脉动载荷联合作用下船体梁的响应特性

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中国舰船研究 2023年第1期18卷 205-212,222页

作者：翟金柱李秋秋孔祥韶周红昌吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 国家发展和改革委员会创新驱动发展中心北京100045

[目的]舰船在执行任务的过程中有可能因同时遭受波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用而使船体响应发生“叠加效应”,导致总强度的损失,因此需要探索水下爆炸气泡脉动与波浪联合作用时船体梁的动力响应规律。[方法]首先,采用理论... 详细信息

[目的]舰船在执行任务的过程中有可能因同时遭受波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用而使船体响应发生“叠加效应”,导致总强度的损失,因此需要探索水下爆炸气泡脉动与波浪联合作用时船体梁的动力响应规律。[方法]首先,采用理论分析的方法建立船体梁的简化模型,并对水下爆炸气泡脉动载荷与波浪载荷进行求解;然后,基于Hamilton原理,分别推导两端自由船体梁在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷单独作用及联合作用下的运动微分方程;最后,基于对运动微分方程的求解,分析船体梁的自由振动响应在与外载荷组合的3种工况下简化模型的运动响应。[结果]结果显示,在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用下,船体梁的运动响应相比2种载荷单独作用时运动响应的线性叠加值增大了15%。[结论]所做研究可为舰船结构在联合载荷作用下运动响应分析的计算程序开发提供参考。

关键词：船体梁水下爆炸气泡脉动载荷波浪载荷联合作用运动响应

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船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

中国舰船研究 2024年第2期19卷 113-119页

作者：陈富康杨骏袁昱超薛鸿祥唐文勇上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中... 详细信息

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。

关键词：船冰碰撞极端载荷船体梁结构强度有限元分析

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水下近场爆炸下船体梁鞭状运动数值模拟

舰船科学技术 2023年第2期45卷 8-12页

作者：吴林杰刘文思李海涛胡年明海军工程大学基础部湖北武汉430033 中国人民解放军91439部队辽宁大连116041 海军工程大学舰船与海洋学院湖北武汉430033

基于Ls-dyna的ALE算法,对排水量为5890 t的船体梁在315 kg TNT水下近距爆炸下的鞭状运动进行数值模拟,分析船体梁鞭状运动过程和药深对船体梁鞭状运动的影响,探究了船体梁鞭状运动与水下爆炸气泡脉动过程在时间上的同步性。研究表明:船... 详细信息

基于Ls-dyna的ALE算法,对排水量为5890 t的船体梁在315 kg TNT水下近距爆炸下的鞭状运动进行数值模拟,分析船体梁鞭状运动过程和药深对船体梁鞭状运动的影响,探究了船体梁鞭状运动与水下爆炸气泡脉动过程在时间上的同步性。研究表明:船体梁的第一次中拱、中垂运动与炸药的第一次膨胀、收缩过程在时间上基本同步,而船体梁的后续中拱、中垂运动与炸药的后续膨胀、收缩过程在时间上稍有延迟;随着药深增大,船体梁的第二次中拱、中垂运动逐渐增大,并在时间上逐渐延迟。

关键词：水下爆炸船体梁鞭状运动数值模拟

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砰击弯矩下船体梁动态极限强度研究

舰船科学技术 2022年第8期44卷 24-29页

作者：夏劲松李飞赵南蒋彩霞刘俊杰中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

砰击载荷作用下船体梁动态响应特性需要考虑船体钢质材料的动态本构关系、惯性效应和应力波效应等,其与静态破坏特性有着明显的差别。目前,船体梁静态极限强度已取得大量研究成果。动态极限强度作为评估船体梁在砰击载荷作用下安全性能... 详细信息

砰击载荷作用下船体梁动态响应特性需要考虑船体钢质材料的动态本构关系、惯性效应和应力波效应等,其与静态破坏特性有着明显的差别。目前,船体梁静态极限强度已取得大量研究成果。动态极限强度作为评估船体梁在砰击载荷作用下安全性能的重要指标,对此展开研究的学者很少。因此,对砰击载荷作用下船体梁动态极限强度展开研究显得尤为重要。本文基于动力显示方法获得静态载荷作用下船体梁弯矩-转角曲线、静态极限强度(M_(u))和静态极限转角(R_(y0)),将静态极限转角作为评估砰击动载荷作用下船体梁动态极限强度的基准,讨论了砰击载荷持续时间、砰击冲量和砰击载荷幅值对船体梁动态响应特性的影响。

关键词：砰击载荷船体梁极限强度极限转角