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水下涡流场前向声散射特性分析

声学学报 2020年第1期45卷 55-61页

作者：杜浩熊鳌魁张咏鸥武汉理工大学交通学院船舶海洋与结构工程系武汉430063

研究水下涡声散射特性,在目标探测和流场声成像领域具有重要意义。针对水下低马赫数涡流场前向声散射建立了数值计算方法,探究了其形态函数和指向性。首先,基于摄动声学理论给出了考虑流声耦合作用的涡声散射模型,采用时域有限差分结合... 详细信息

研究水下涡声散射特性,在目标探测和流场声成像领域具有重要意义。针对水下低马赫数涡流场前向声散射建立了数值计算方法,探究了其形态函数和指向性。首先,基于摄动声学理论给出了考虑流声耦合作用的涡声散射模型,采用时域有限差分结合完美匹配层构建了数值求解方法;随后,在算法验证的基础上,预报分析了高斯涡涡核尺寸在1~10 m,同时入射平面波无量纲波数在1~10范围内,涡流场强度对前向声散射特性的影响。结果表明,低马赫数下,声散射场具有对称性,且有明显的主瓣和指向性。其前向散射形态函数随入射波波数、涡核尺寸、涡流场强度增加而增大;主瓣方位角随波数增加而趋近入射波传播方向。

关键词：声散射模型方位角散射特性涡流场入射波特性分析

计及船舶航行特征的电动船舶锂离子电池SOC估算方法研究

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武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 2025年

作者：李昕周明宇杨祥国黄江帆张其栋金钊武汉理工大学船海与能源动力工程学院

针对纯电船舶电池荷电状态（SOC）在复杂多变航行工况条件下估算精度较低的问题，提出了一种基于CNN-LSTM混合模型的SOC估算方法。采用武汉“君旅号”电动游船典型航行日的运行数据，通过Spearman相关性分析筛选关键特征参数，融合具有... 详细信息

针对纯电船舶电池荷电状态（SOC）在复杂多变航行工况条件下估算精度较低的问题，提出了一种基于CNN-LSTM混合模型的SOC估算方法。采用武汉“君旅号”电动游船典型航行日的运行数据，通过Spearman相关性分析筛选关键特征参数，融合具有CNN和LSTM网络结构进行特征提取及时序预测，从而实现SOC精确估算。实验结果表明：采用船舶多维度航行特征参数集对于提高SOC估算精度效果更佳，CNN-LSTM预测模型相较于单一的LSTM模型误差较小，模型拟合程度更优，该方法为解决船舶电池SOC估算问题提供了一种新型方案。

关键词：锂离子电池船舶航行特征电池荷电状态神经网络

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舱内爆炸载荷作用下加筋板动态响应试验研究

中国造船 2018年第2期59卷 129-139页

作者：郑成孔祥韶徐维铮吴卫国高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系武汉430063

相对于敞开环境来说,发生在封闭舱室内的爆炸将对舰船结构造成更加严重的毁伤。论文对四边夹持约束的方形加筋板在舱内爆炸载荷作用下的动态响应进行了试验研究,分析加筋板结构的塑性大变形特征和舱室封闭程度对爆炸载荷作用效果的影响... 详细信息

相对于敞开环境来说,发生在封闭舱室内的爆炸将对舰船结构造成更加严重的毁伤。论文对四边夹持约束的方形加筋板在舱内爆炸载荷作用下的动态响应进行了试验研究,分析加筋板结构的塑性大变形特征和舱室封闭程度对爆炸载荷作用效果的影响。试验结果表明:加筋板在舱内爆炸载荷作用下主要是发生整体塑性变形,中心变形挠度远远大于板厚值,中面膜力在板变形过程中起主要作用。与敞开环境爆炸载荷作用效果相比,舱内爆炸载荷作用在加筋板上的"等效损伤冲量"提高了6~8倍。结构变形主要取决于舱室壁面的反射冲击波和舱内准静态压力载荷。舱壁开孔降低了舱室壁面的封闭限制效果,导致舱内准静态压力载荷衰减速度加大,从而降低了爆炸载荷对结构的破坏能力。

关键词：舱内爆炸加筋板响应试验塑性大变形等效损伤冲量

舱室密闭空间中爆炸载荷燃烧增强效应试验研究

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兵工学报 2020年第1期41卷 75-85页

作者：孔祥韶况正郑成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 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系湖北武汉430063

为研究梯恩梯(TNT)爆炸产物的燃烧释放能量对密闭空间中的爆炸载荷增强效应,开展7.50 g、11.25 g、15.00 g、22.50 g、30.00 g 5种不同质量的TNT分别在空气和氦气环境(抑制燃烧)密闭空间中的爆炸试验。通过压力、温度传感器及三维数字... 详细信息

为研究梯恩梯(TNT)爆炸产物的燃烧释放能量对密闭空间中的爆炸载荷增强效应,开展7.50 g、11.25 g、15.00 g、22.50 g、30.00 g 5种不同质量的TNT分别在空气和氦气环境(抑制燃烧)密闭空间中的爆炸试验。通过压力、温度传感器及三维数字图像相关技术,得到爆炸载荷历程、准静态压力、封闭空间内气体温度、金属板试件的动态响应和最终变形等试验数据。对试验结果的分析和对比发现:TNT爆炸产物的燃烧效应对封闭舱室内的爆炸载荷与结构响应影响显著,5种不同质量TNT在氦气环境中爆炸的准静态压力、温度峰值相较对应的空气工况中的降幅分别在38.81%~46.85%和57.53%~76.35%;试件最终变形较空气工况的降幅在19.1%~48.9%;建议在结构内爆响应的计算评估中应考虑爆炸载荷燃烧增强效应的影响。

关键词：舱室密闭空间爆炸载荷燃烧效应准静态压力

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密闭空间内爆炸载荷抑制效应实验研究

爆炸与冲击 2021年第6期41卷 21-34页

作者：孔祥韶王子棠况正周沪郑成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 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系湖北武汉430063

炸药在密闭空间内爆炸时的爆炸载荷与在敞开环境中有很大差异,在密闭空间内,TNT炸药的爆炸产物能够与周围空气充分混合并发生燃烧反应进而释放额外的能量,使密闭空间内的反射冲击波及准静态压力均明显增加。为探究不同气体环境对密闭空... 详细信息

炸药在密闭空间内爆炸时的爆炸载荷与在敞开环境中有很大差异,在密闭空间内,TNT炸药的爆炸产物能够与周围空气充分混合并发生燃烧反应进而释放额外的能量,使密闭空间内的反射冲击波及准静态压力均明显增加。为探究不同气体环境对密闭空间内爆炸载荷的抑制效应,开展了3种不同药量的TNT分别在空气、水雾和氮气环境密闭空间内的爆炸实验研究,通过理论计算和实验对比分析了密闭空间内的爆炸载荷压力、温度及受载钢板试件响应特性。结果表明,水雾和氮气均能有效降低空间内的准静态压力和温度,对准静态压力的平均降幅分别为36.0%和51.7%,对温度的平均降幅分别为42.6%和40.3%;在水雾和氮气环境中的爆炸载荷作用下,钢板试件动态响应较空气环境中显著降低,其中160 g药量下,水雾和氮气环境中钢板试件的最终变形分别减少了15.9%和23.5%,氮气的减弱效果优于水雾;水雾和氮气均能及时有效地抑制封闭空间内的爆炸载荷,降低结构的损伤程度。

关键词：内爆载荷水雾氮气准静态压力钢板动态响应

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船用复合材料螺旋桨水动力性能影响因素研究

中国造船 2015年第4期56卷 119-128页

作者：贺伟李廷秋李子如武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系武汉430063

采用流固耦合算法,就材料特性、纤维方向、桨叶侧斜和负荷大小对复合材料螺旋桨水动力性能的影响展开数值计算研究。研究结果表明,当材料的平面剪切模量较低、或桨叶侧斜角度较大、或桨叶负荷较大(低进速系数或者高转速)时,桨叶的扭转... 详细信息

采用流固耦合算法,就材料特性、纤维方向、桨叶侧斜和负荷大小对复合材料螺旋桨水动力性能的影响展开数值计算研究。研究结果表明,当材料的平面剪切模量较低、或桨叶侧斜角度较大、或桨叶负荷较大(低进速系数或者高转速)时,桨叶的扭转变形量及水动力变化较大。纤维方向显著影响复合材料螺旋桨的流固耦合性能。直接改变桨叶材料、纤维方向或侧斜角度时,复合材料螺旋桨在大部分工况下的敞水效率均低于具有同样几何形状的金属螺旋桨,其水弹性效率的提升有赖于更完备的设计方法。

关键词：螺旋桨复合材料水动力性能流固耦合纤维方向

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爆炸载荷下矩形板弹塑性动态响应研究

中国造船 2015年第3期56卷 19-30页

作者：郑成孔祥韶吴卫国高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系武汉430063

舰船结构在受到高强度爆炸载荷作用时的破坏形式主要是板架的塑性大变形和撕裂。对四边约束矩形板在爆炸冲击波载荷下的塑性大变形响应进行了理论分析和试验研究。基于板的大挠度变形理论和能量守恒原理,建立了矩形板在爆炸载荷作用下... 详细信息

舰船结构在受到高强度爆炸载荷作用时的破坏形式主要是板架的塑性大变形和撕裂。对四边约束矩形板在爆炸冲击波载荷下的塑性大变形响应进行了理论分析和试验研究。基于板的大挠度变形理论和能量守恒原理,建立了矩形板在爆炸载荷作用下发生塑性大变形的弹塑性分析方法。将理论计算与试验及数值计算进行对比,表明弹塑性分析方法有较好的计算精度和适用性。可用于计算舰船局部结构对舱内爆炸冲击波的响应,为舰船的抗爆设计提供理论依据。

关键词：爆炸冲击波动态响应矩形板塑性大变形弹塑性方法

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切口节点疲劳试验及损伤演化仿真研究

船舶力学 2018年第10期22卷 1249-1256页

作者：孙迪甘进吴卫国高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系武汉430063

针对经常出现切口的船体结构节点连接处这一疲劳严重部位设计了一种切口试件。采用试验和数值计算方法研究切口节点在恒幅(CA)疲劳载荷下的疲劳特性。首先进行切口试件系列疲劳试验得到典型工况下的疲劳寿命值;然后引入基于损伤力学理... 详细信息

针对经常出现切口的船体结构节点连接处这一疲劳严重部位设计了一种切口试件。采用试验和数值计算方法研究切口节点在恒幅(CA)疲劳载荷下的疲劳特性。首先进行切口试件系列疲劳试验得到典型工况下的疲劳寿命值;然后引入基于损伤力学理论建立疲劳损伤演化模型,推导模型的迭代公式,采用非线性拟合方法拟合试验数据,得到损伤演化模型的相关参数;最后采用用户子程序技术建立疲劳损伤与单元刚度耦合算法进行有限元分析并将仿真结果与试验得到的疲劳寿命进行对比。结果表明:采用损伤-刚度耦合的仿真方法的分析结果与试验结果符合较好。

关键词：切口试件损伤演化疲劳仿真疲劳试验 UMAT(用户材料子程序)

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以任意角度连接的船体板的振动特性

中国造船 2016年第2期57卷 56-66页

作者：王献忠许瑞阳武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系武汉430063

将回传射线矩阵法应用于外激励作用下的以任意角度连接的两中厚板组成的耦合结构的振动分析。建立了耦合板结构的整体散射方程和关于未知波幅系数的控制方程,计算耦合板结构的动响应。通过与有限元计算结果的比较,验证了建议的方法的有... 详细信息

将回传射线矩阵法应用于外激励作用下的以任意角度连接的两中厚板组成的耦合结构的振动分析。建立了耦合板结构的整体散射方程和关于未知波幅系数的控制方程,计算耦合板结构的动响应。通过与有限元计算结果的比较,验证了建议的方法的有效性和较高的计算效率。

关键词：振动 Mindlin板理论回传射线矩阵法耦合板