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大型邮轮大跨度开孔高腹板板架声振特性分析

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2021年第3期45卷 475-480页

作者：喻敏陈梓恒吴卫国武汉理工大学交通学院武汉430063 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武汉430063

以大型邮轮大跨度开孔高腹板板架结构为研究对象,运用有限元结合边界元法探讨结构参数、边界条件、外部激励等因素对结构声振特性的影响规律和作用机理.结果表明:当腹板高度变化时,通过改变结构参数可以改善结构声振特性,其中腹板厚度... 详细信息

以大型邮轮大跨度开孔高腹板板架结构为研究对象,运用有限元结合边界元法探讨结构参数、边界条件、外部激励等因素对结构声振特性的影响规律和作用机理.结果表明:当腹板高度变化时,通过改变结构参数可以改善结构声振特性,其中腹板厚度对结构声振特性的改善相对较大,而面板厚度、宽度影响相对较小;边界条件的变化对结构的固有频率及辐射声功率级具有较大影响;当激励位于强骨材区域时,结构的振动与声辐射水平较小,当激励位于其他位置时,结构的振动与声辐射水平较高.

关键词：大型邮轮振动与声辐射有限元法边界元法大跨度开孔高腹板板架

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大型邮轮结构崩溃特性研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2021年第4期45卷 704-708,714页

作者：裴志勇吴树成杨斌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武汉430063 武汉理工大学交通学院武汉430063

文中以某大型邮轮为研究对象,采用高效高精度的理想结构单元法对按传统梁理论的剖面应力线性应力分布和实际的非线性分布以及是否考虑板格屈曲分别进行了结构逐次崩溃分析,全面把握邮轮结构崩溃特性和极限强度.

关键词：邮轮崩溃特性极限强度理想结构单元法结构安全可靠

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邮轮典型开孔高腹板板架结构极限强度分析

中国舰船研究 2021年第5期16卷 181-188页

作者：甘进单欧吴卫国林永水武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 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 武汉理工大学理学院湖北武汉430070

[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺... 详细信息

[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律。[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏感且不同于厚板板架的初始变形模式,纵桁对纵压极限能力贡献度较大,纵压极限承载能力对开孔比例、开孔形状敏感性较低,开孔位置决定崩溃破坏屈曲带的位置,进而揭示了开孔高腹板板架的破坏失效模式。[结论]所得甲板初始缺陷、纵桁几何尺寸、腹板开孔诸因素对开孔高腹板板架极限强度的影响规律,可为邮轮结构轻量化设计及安全性评估提供指导。

关键词：大型邮轮开孔高腹板极限强度非线性有限元纵向压力

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剪切增稠液体液舱侵彻实验

爆炸与冲击 2021年第4期41卷 50-63页

作者：张朴王卓孔祥韶谭柱华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 河北工业大学机械工程学院天津300401

为研究剪切增稠液体(shear-thickening fluid,STF)液舱对弹体的防护性能,制备特定规格剪切增稠液体,并开展弹体侵彻剪切增稠液舱实验研究。实验中采用高速相机记录液舱侵彻过程中空泡的演化情况,并测试得到了弹体的剩余弹速以及前后靶... 详细信息

为研究剪切增稠液体(shear-thickening fluid,STF)液舱对弹体的防护性能,制备特定规格剪切增稠液体,并开展弹体侵彻剪切增稠液舱实验研究。实验中采用高速相机记录液舱侵彻过程中空泡的演化情况,并测试得到了弹体的剩余弹速以及前后靶板变形数据。实验结果显示,剪切增稠液体可有效抑制液舱侵彻过程中空泡的增长,从而降低液舱结构的损伤程度。结合空泡扩展理论模型,并考虑液体密度以及黏度变化对空泡增长的影响,验证了剪切增稠液体在高速冲击下产生的局部密度增大以及固化现象是抑制空泡扩展的主要原因。此外,剪切增稠液体对弹体速度的衰减作用明显,且相同初始弹速下,剪切增稠液体液舱前后靶板变形明显小于水体液舱。将剪切增稠液体填充于舰船液舱防护结构,可显著提高液舱结构的防护性能。

关键词：剪切增稠液体液舱侵彻弹体剩余弹速空泡

基于数字图像方法的加筋板屈曲失效路径试验研究

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中国舰船研究 2020年第5期15卷 132-140页

作者：杨弋孔祥韶袁天吴卫国武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 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

[目的]为记录和分析轴向受压加筋板的实际屈曲失效历程,开展基于三维数字图像相关(3D-DIC)方法的加筋板轴向受压屈曲失效路径试验研究。[方法]建立测量轴向受压加筋板的三维变形场方法,通过用有限元分析软件ABAQUS进行数值仿真计算,确... 详细信息

[目的]为记录和分析轴向受压加筋板的实际屈曲失效历程,开展基于三维数字图像相关(3D-DIC)方法的加筋板轴向受压屈曲失效路径试验研究。[方法]建立测量轴向受压加筋板的三维变形场方法,通过用有限元分析软件ABAQUS进行数值仿真计算,确定几种不同尺寸加筋板试件并开展加载试验,使用3D-DIC方法测量轴压加筋板屈曲失效全场位移和应变信息,获取轴压加筋板的屈曲失效路径。[结果]试验结果表明:在初始压缩阶段,加筋板局部各跨出现了屈曲鼓包,且数目会随着载荷的增加而逐步增多;在后屈曲阶段,加筋板承载能力逐渐降低而离面位移持续增大,板格的屈曲波形发展合并为最终的位移分布;加筋板最终的失效模式表现为板的整体屈曲失效和加强筋的扭转屈曲失效。[结论]采用3D-DIC方法试验研究轴向受压下加筋板的屈曲失效路径,所得结果可为加筋板稳定性数值计算方法的研究提供可靠的验证信息。

关键词：加筋板屈曲失效路径极限强度模型试验 3D-DIC

截锥形弹体在液体介质中运动速度衰减规律分析

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爆炸与冲击 2021年第1期41卷 74-84页

作者：孔祥韶石干王旭阳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 武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100

水面舰船被动防护体系中液舱的主要功能之一是阻止高速弹体(爆炸破片)对内部重要结构、设备和人员的威胁,高速弹体打击液舱的过程包含着复杂的能量传递与耗散。为了分析弹体形状对其在液体介质中运动速度衰减的影响,开展了一系列不同头... 详细信息

水面舰船被动防护体系中液舱的主要功能之一是阻止高速弹体(爆炸破片)对内部重要结构、设备和人员的威胁,高速弹体打击液舱的过程包含着复杂的能量传递与耗散。为了分析弹体形状对其在液体介质中运动速度衰减的影响,开展了一系列不同头形因数的截锥形弹体在不同入水速度下弹体垂直侵彻液体介质过程的数值模拟,得到了垂直侵彻液体介质时弹体速度衰减特性,发现高速弹体在液体介质中运动的阻力因数与弹体形状和无量纲速度有关。基于对系列数值模拟计算结果的拟合分析,提出了计及头形因数的截锥形弹体垂直侵彻液体介质时的速度衰减经验公式,通过开展数值算例分析验证了公式计算结果的可靠性。本文中提出的经验公式可实现对高速弹体在液体介质中速度衰减的准确快速计算,为舰船防护液舱结构设计提供一定的参考。

关键词：截锥形弹体头形因数速度衰减防护液舱

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深水钻井船横向结构优化研究

中国舰船研究 2019年第S2期14卷 59-64页

作者：彭涛李思远裴志勇吴卫国武汉理工船舶股份有限公司湖北武汉430070 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430070

[目的]为了实现安全、轻量化的钻井船结构设计,通常需要进行结构优化。[方法]构建一个基于ISIGHT平台和有限元法的结构优化平台。建立深水钻井船的参数化模型,将板厚和加强筋尺寸视作离散变量,在搭建的优化平台上进行横向结构优化。[结... 详细信息

[目的]为了实现安全、轻量化的钻井船结构设计,通常需要进行结构优化。[方法]构建一个基于ISIGHT平台和有限元法的结构优化平台。建立深水钻井船的参数化模型,将板厚和加强筋尺寸视作离散变量,在搭建的优化平台上进行横向结构优化。[结果]经过结构优化后,深水钻井船横向构件的结构重量可降低11%。[结论]研究表明,对深水钻井船进行强框架结构优化设计可有效减轻结构重量。

关键词：深水钻井船横向强度结构优化

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邮船乘客活动区域的模块化智能布局设计方法

船舶工程 2021年第7期43卷 116-123页

作者：蔡薇刘镕陈湛武汉理工大学绿色智能江海船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 武汉理工大学邮轮游艇设计研究院武汉430063 武汉理工大学交通学院武汉430063

邮船乘客活动区域的模块种类多样、数量繁多,需寻求一种比传统方法更高效、更快速的布局设计方法。定义游客关注度、休闲需求度、模块耦合度和布置频次系数等模块特征属性,并将改进人工蜂群算法应用于乘客活动区域模块布局设计中。根据... 详细信息

邮船乘客活动区域的模块种类多样、数量繁多,需寻求一种比传统方法更高效、更快速的布局设计方法。定义游客关注度、休闲需求度、模块耦合度和布置频次系数等模块特征属性,并将改进人工蜂群算法应用于乘客活动区域模块布局设计中。根据游客感性需求和邮船工程要求构建邮船乘客活动区域布局模型;将选择、交叉和变异等遗传行为融入人工蜂群算法中,用以求解布局模型;以嘉年华Vista邮船为例,验证该方法的适用性和优越性。结果表明,该方法能实现乘客活动区域模块布局的快速设计,对未来邮船智能化布局设计具有适用性。

关键词：邮船布局特征属性遗传行为人工蜂群算法

石墨烯-聚合物基纳米复合材料的光热效应分析

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激光杂志 2021年第9期42卷 11-16页

作者：祝剑斌李芳张海宇刘记立武汉理工大学理学院工程结构与力学系武汉430070 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武汉430070

石墨烯作为一种优越的光热填充剂材料,其优异的近红外光吸收特性、光热转化性能,以及高比表面积和良好的热传导性能,与聚合物基体复合而形成了一类新型的光热转化智能复合材料,在光热治疗、光热驱动、微纳米机械等方面具有广阔的应用前... 详细信息

石墨烯作为一种优越的光热填充剂材料,其优异的近红外光吸收特性、光热转化性能,以及高比表面积和良好的热传导性能,与聚合物基体复合而形成了一类新型的光热转化智能复合材料,在光热治疗、光热驱动、微纳米机械等方面具有广阔的应用前景。然而,由于石墨烯填充浓度、光辐照光强等因素对光热转化过程中温度响应的影响并不清晰,成为制约该类复合材料实现实际应用的关键问题之一。为此,本文以能量平衡方程、朗伯比尔定律(Lambert-Beer law)以及牛顿冷却定律(Newton’s law of cooling)等理论为基础,分析其在近红外光辐照下的光热效应。探讨了石墨烯填充浓度、复合材料厚度以及光强等因素对复合材料光热转化过程中能量吸收、光热能量转化以及温度响应的影响,得到了光热转化达到饱和态时对应的复合材料厚度、石墨烯填充浓度等临界值,为石墨烯-聚合物基纳米复合材料的光热效应分析提供了理论方法,为其光热转化行为的调控及应用提供了理论基础。

关键词：石墨烯纳米片聚合物基纳米复合材料近红外光光热能量转化光热效应