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弹性元件耦合隔振系统冲击响应特性研究

中国舰船研究 2024年

作者：胡蜜李应刚龚榆峰李茂赵鹏铎王琪李晓彬高性能舰船技术教育部重点实验室武汉理工大学武汉理工大学船海与能源动力工程学院中国舰船研究设计中心海军研究院

[目的]针对舰船设备隔振系统抗冲击需求，研究多种弹性元器件耦合隔振系统冲击响应特性。[方法]首先，建立考虑隔振器、限位器和外接柔性管道等弹性元件耦合隔振系统物理模型，采用有限元方法研究弹性元件耦合隔振系统冲击响应特性，并... 详细信息

[目的]针对舰船设备隔振系统抗冲击需求，研究多种弹性元器件耦合隔振系统冲击响应特性。[方法]首先，建立考虑隔振器、限位器和外接柔性管道等弹性元件耦合隔振系统物理模型，采用有限元方法研究弹性元件耦合隔振系统冲击响应特性，并开展隔振系统冲击试验，验证有限元仿真模型的可靠性。在此基础上，分析弹性元器件刚度对其冲击响应特性的影响规律。[结果]结果表明，弹性元件耦合隔振系统冲击响应特性有限元仿真计算结果与冲击试验测试结果吻合较好，验证了有限元仿真模型的可靠性。[结论]弹性元件冲击刚度增大使隔振系统位移响应降低，同时加速度幅值随之升高，弹性元件耦合对设备抗冲击性能具有调节作用，研究结果可为舰船设备冲击防护设计提供指导意见。

关键词：隔振系统弹性元件耦合冲击响应试验验证

水下爆炸载荷下舰船板架边界撕裂损伤相似准数研究

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振动与冲击 2024年第4期43卷 38-44,114页

作者：高鹏闫明张权杜志鹏沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 海军研究院北京100161

为研究舰船板架在水下爆炸冲击波载荷作用下的变形及破损,结合现有试验数据,采用仿真和数据拟合的方法,展开了均布载荷下板架边界撕裂损伤的相似准数研究。首先,结合理论和数据分析得出,板架边界撕裂时的初始响应速度与破坏模式密切相关... 详细信息

为研究舰船板架在水下爆炸冲击波载荷作用下的变形及破损,结合现有试验数据,采用仿真和数据拟合的方法,展开了均布载荷下板架边界撕裂损伤的相似准数研究。首先,结合理论和数据分析得出,板架边界撕裂时的初始响应速度与破坏模式密切相关,且可清晰描述板架的不同毁伤模式;进一步通过仿真得出断裂应变、板厚、长宽比是影响板架边界撕裂的重要参量;最后,基于量纲理论建立了用于判定板架边界撕裂毁伤的拟合函数,并根据战场舰船损伤实例验证了该函数的有效性。研究结果表明,基于初始响应速度和考虑断裂应变等参量的无量纲数构建板架边界撕裂毁伤判据的方法是可行的,为舰船板架的毁伤相似研究提供了参考。

关键词：撕裂损伤无量纲参量初始响应速度舰船板架

基于IAHP-CRITIC二维云模型的舰船电力系统韧性评价

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系统工程与电子技术 2024年

作者：胡涛刘昊邦陈童王宇江李明贵杜凯海军工程大学管理工程与装备经济系 91515部队宇航动力学国家重点实验室陆军步兵学院石家庄校区

舰船电力系统是舰船正常运行的关键，具有高度的复杂性和模糊性，导致难以对其韧性做出准确、客观地评价。对此基于对舰船电力系统主要任务的分析，对舰船电力系统韧性评价指标体系进行构建，采用区间层次分析法（interval analytic hie... 详细信息

舰船电力系统是舰船正常运行的关键，具有高度的复杂性和模糊性，导致难以对其韧性做出准确、客观地评价。对此基于对舰船电力系统主要任务的分析，对舰船电力系统韧性评价指标体系进行构建，采用区间层次分析法（interval analytic hierarchy process， IAHP）和基于层间相关性法（criteria importance though intercrieria correlation， CRITIC）分别求解评价指标体系的主、客观权重，并运用改进博弈论方法确定组合权重，降低权重计算的主观性和随机性。结合二维云模型从防御能力和恢复能力两个维度对舰船电力系统韧性进行评价，更为全面、客观地反映舰船电力系统韧性。示例表明，该方法能够有效解决舰船电力系统韧性评价中的随机性和不确定性问题，有利于得到更为准确、客观的评价结果。

关键词：舰船电力系统二维云模型韧性评价区间层次分析法基于层间相关性法

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敷设抗冲覆盖层的双层圆柱壳抗冲性能研究

中国舰船研究 2024年第S1期19卷 62-73页

作者：师子锋伍世杰殷彩玉刘敬喜赵应龙华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 华中科技大学船舶和海洋水动力湖北省重点实验室湖北武汉430074 宜昌测试技术研究所湖北宜昌443003 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033 船舶振动噪声重点实验室湖北武汉430033

[目的]旨在研究双壳体潜艇非接触水下爆炸下的抗冲性能,提出在壳体表面敷设抗冲覆盖层的防护方法,以内壳冲击响应为评价指标,研究不同敷设方式下的抗冲击效能。[方法]采用声−固耦合法,建立外流场−外壳体−舷间水−内壳体的非线性流−固耦... 详细信息

[目的]旨在研究双壳体潜艇非接触水下爆炸下的抗冲性能,提出在壳体表面敷设抗冲覆盖层的防护方法,以内壳冲击响应为评价指标,研究不同敷设方式下的抗冲击效能。[方法]采用声−固耦合法,建立外流场−外壳体−舷间水−内壳体的非线性流−固耦合冲击动力学模型,对内外壳外表面均敷设覆盖层(工况2)、仅内壳外表面敷设覆盖层(工况3)和仅外壳外表面敷设覆盖层(工况4)情况下的壳体冲击响应及覆盖层抗冲击效能进行对比分析。[结果]结果表明,对于工况2,内壳体迎爆面不同测点处的加速度、速度和位移峰值平均降低量分别达94.1%,81.2%和23.3%,周向和纵向微应变峰值平均降低量达67.7%和88.3%;对于工况3,相应值分别为60.4%,45.4%和−2.1%,以及34.6%和68.0%;对于工况4,相应值分别达86.7%,75.1%和20.3%,以及68.6%和77.8%。[结论]针对双壳体潜艇,在壳体上敷设抗冲覆盖层可有效降低内壳冲击响应,尤其是加速度和速度响应。在外壳体外表面上敷设覆盖层时的抗冲击效果更好。

关键词：双壳体潜艇水下爆炸抗冲覆盖层

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考虑相关性的串联系统动态机会成组维修优化

系统工程与电子技术 2018年第6期40卷 1411-1416页

作者：徐孙庆耿俊豹魏曙寰刘凌刚海军工程大学舰船动力工程军队重点试验室湖北武汉430033 海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

多部件串联系统存在复杂的相关性,制定最优的维修策略以保持最低的维护成本是设备科学管理的关键之一。本文提出多部件串联系统动态成组机会维修策略。该策略在考虑部件间的经济相关性和结构相关性的基础上,以节省的总维修成本最大为目... 详细信息

多部件串联系统存在复杂的相关性,制定最优的维修策略以保持最低的维护成本是设备科学管理的关键之一。本文提出多部件串联系统动态成组机会维修策略。该策略在考虑部件间的经济相关性和结构相关性的基础上,以节省的总维修成本最大为目标,构建了有限时间内系统维修优化模型;应用了遗传算法对系统各部件进行分组优化,解决了NP难问题;应用滚动计划,将长期计划与短期计划相结合,实现对维修计划的动态实时更新。案例分析表明,该方法能够有效地降低维修成本,值得在工程实践中借鉴。

关键词：串联系统机会维修遗传算法动态优化

基于(火积)理论的轧钢加热炉壁变截面绝热层构形优化

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物理学报 2015年第5期64卷 257-263页

作者：冯辉君陈林根谢志辉孙丰瑞海军工程大学热科学与动力工程研究室海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室海军工程大学动力工程学院武汉430033

基于绝热过程火积耗散极值原理,分别在对流传热和复合传热(对流和辐射传热)边界条件下,对轧钢加热炉壁变截面绝热层进行构形优化,得到火积耗散率最小的绝热层最优构形.结果表明:与等截面绝热层相比,火积耗散率最小的变截面绝热层整体绝... 详细信息

基于绝热过程火积耗散极值原理,分别在对流传热和复合传热(对流和辐射传热)边界条件下,对轧钢加热炉壁变截面绝热层进行构形优化,得到火积耗散率最小的绝热层最优构形.结果表明:与等截面绝热层相比,火积耗散率最小的变截面绝热层整体绝热性能更优.热损失率最小和火积耗散率最小的绝热层最优构形是不同的.热损失率最小的绝热层最优构形使得其能量损失减小,而火积耗散率最小的绝热层最优构形使得其整体绝热性能提高.火积耗散率最小和最大温度梯度最小的变截面绝热层最优构形差别较小,此时火积耗散率最小的绝热层最优构形在提高绝热层整体绝热性能的同时也提高了其热安全性.基于火积理论的绝热层构形优化为绝热系统的优化设计提供了新的指导.

关键词：构形理论火积耗散率最小变截面绝热层广义热力学优化

微、纳米尺度下圆盘(火积)耗散率最小构形优化

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物理学报 2013年第13期62卷 348-354页

作者：陈林根冯辉君谢志辉孙丰瑞海军工程大学热科学与动力工程研究室海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室海军工程大学动力工程学院武汉430033

基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,在微、纳米尺度下对圆盘导热问题进行构形优化,得到尺寸效应影响下的无量纲当量热阻最小的圆盘构造体最优构形.结果表明:在微、纳米尺度下,尺寸效应影响下的圆盘构造体最优构形与无尺寸效应... 详细信息

基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,在微、纳米尺度下对圆盘导热问题进行构形优化,得到尺寸效应影响下的无量纲当量热阻最小的圆盘构造体最优构形.结果表明:在微、纳米尺度下,尺寸效应影响下的圆盘构造体最优构形与无尺寸效应影响时的圆盘构造体最优构形有明显区别.存在最佳无量纲高导热材料通道长度使无量纲当量热阻取得最小值;随着扇形单元体数目的增大,最小无量纲当量热阻先减小后增大,存在最佳的扇形单元体数目使得无量纲当量热阻取得双重最小值,这与常规尺度下圆盘构造体相应的性能特性明显不同.(火积)耗散率最小的圆盘构造体(火积)耗散率比最大温差最小的构造体(火积)耗散率降低了7.31%,也即圆盘构造体的平均传热温差降低了7.31%.微、纳米尺度下基于(火积)耗散率最小的圆盘构造体最优构形能够降低圆盘构造体的平均传热温差,同时有助于提高其整体传热性能.本文工作有助于进一步拓展(火积)耗散极值原理的应用范围.

关键词：构形理论 (火积)耗散率最小微、纳米尺度广义热力学优化

基于(火积)耗散率最小的“盘点”冷却流道构形优化

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物理学报 2013年第13期62卷 368-376页

基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,对冷却流道的"盘点"传热问题进行构形优化,得到冷却流道的圆盘构造体最优构形.结果表明:对于扇形单元体,在其泵功率给定的条件下,存在最佳展弦比使得扇形单元体无量纲当量热阻取得最小值;对... 详细信息

基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,对冷却流道的"盘点"传热问题进行构形优化,得到冷却流道的圆盘构造体最优构形.结果表明:对于扇形单元体,在其泵功率给定的条件下,存在最佳展弦比使得扇形单元体无量纲当量热阻取得最小值;对于一级树状圆盘,在其总泵功率给定的条件下,存在一级与单元级最佳流道宽度比和扇形单元体最佳无量纲半径使得一级树状圆盘无量纲当量热阻取得最小值,且一级与单元级最佳流道宽度比仅与单元体分支数有关.当中心圆盘半径等于0时,一级树状圆盘最终退化成辐射状圆盘,此时一级树状圆盘半径为临界半径.当一级树状圆盘半径大于临界半径时,需对圆盘冷却流道采用树状布置,反之则采用辐射状布置.存在最佳单元体分支数使得无量纲当量热阻取得最小值,这与高导热材料通道的"盘点"导热构形优化结果有明显区别.(火积)耗散率最小和最大温差最小的一级树状冷却流道圆盘构造体最优构形是不同的.与最大温差最小的冷却流道圆盘构造体相比,(火积)耗散率最小的冷却流道圆盘构造体当量热阻得到极大降低,其整体传热性能得到明显提高.因此,(火积)耗散极值原理与对流构形优化相结合,有助于进一步揭示(火积)耗散极值原理在传热优化方面的优越性.

关键词：构形理论 (火积)耗散率冷却流道广义热力学优化

离散发热器件基于(火积)耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较

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物理学报 2017年第20期66卷 130-138页

作者：王刚谢志辉范旭东陈林根孙丰瑞海军工程大学热科学与动力工程研究室武汉430033 海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

建立了导热基座上圆柱体离散发热器件的三维湍流散热模型,基于构形理论,考虑空气变物性及可压缩性和黏性耗散,研究了器件材料的热导率、热源强度和流体流速对器件最高温度、基于(火积)耗散定义的当量热阻和平均Nu数的影响.结果表明:在... 详细信息

建立了导热基座上圆柱体离散发热器件的三维湍流散热模型,基于构形理论,考虑空气变物性及可压缩性和黏性耗散,研究了器件材料的热导率、热源强度和流体流速对器件最高温度、基于(火积)耗散定义的当量热阻和平均Nu数的影响.结果表明:在总发热功率一定的条件下,以器件最高温度和当量热阻为性能指标进行热设计,均存在最优热源强度分布使得散热性能最优.当各热源强度相同且热源热导率小于基座热导率时,提高热源热导率可明显改善散热性能;将热源热导率沿流动方向从低到高布置可降低器件最高温度,而将热源热导率均匀布置可使当量热阻最小.所得结果可为实际热设计中不同材质和不同发热率的电子器件最优布置提供理论支撑.

关键词：构形理论 [火积]耗散极值原理电子器件冷却广义热力学优化