基于梯形泡沫铝复合夹层结构的新型船–桥碰撞防护装置损伤特性研究

1

作者 刘昆 张子阳 +1 位作者 王加夏 俞同强 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期629-644,共16页

随着交通运输业的高速发展,船–桥碰撞事故时有发生并带来相关人员生命、财产损失,船–桥防撞设施在保护桥梁结构的同时也能降低船舶的损伤。针对传统钢制套箱刚度大、防护位置固定等不足,本文基于梯形泡沫铝复合夹层结构设计自浮式新... 随着交通运输业的高速发展,船–桥碰撞事故时有发生并带来相关人员生命、财产损失,船–桥防撞设施在保护桥梁结构的同时也能降低船舶的损伤。针对传统钢制套箱刚度大、防护位置固定等不足,本文基于梯形泡沫铝复合夹层结构设计自浮式新型船–桥防撞装置,通过有限元软件LS–DYNA建立考虑了桩–水–土耦合的船–防撞装置–桥墩碰撞模型,开展典型碰撞载荷作用的船–防撞装置–桥墩损伤特性研究,评估了不同的船速、船撞角度等因素下防撞装置的耐撞性能。结果表明,该防撞装置具备优异的缓冲、吸能特性,能有效降低碰撞力峰值,延长碰撞作用时间,在减小桥墩损伤的同时可以有效减小船艏结构损伤。 展开更多

关键词 船–桥碰撞 梯形泡沫铝复合夹层结构 防撞装置 流固耦合 损伤特性

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基于神经网络和粒子群算法的船舶板架动力学优化

2

作者 周俞 栾晨 夏利娟 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第15期30-35,共6页

本文提出一种基于神经网络和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的船舶板架动力学优化方法,用于板架布局的快速寻优。首先,分析船舶板架布局的特征参数,利用拉丁超立方采样和模态分析获得样本点的固有频率;然后,构建BP神经网... 本文提出一种基于神经网络和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的船舶板架动力学优化方法,用于板架布局的快速寻优。首先,分析船舶板架布局的特征参数,利用拉丁超立方采样和模态分析获得样本点的固有频率;然后,构建BP神经网络代理模型,用以反映板架特征参数和固有频率之间的非线性映射关系;最后,结合粒子群算法,以结构重量和一阶固有频率为目标,将代理模型应用于船舶板架结构的动力学优化,以确定较优的布局型式。结果表明,BP神经网络代理模型对板架固有频率的预测具有较高的精度,BP-PSO方法对不同尺寸和类型的板架均适用,具有广泛性、高效性、普适性的优势。因此,BP-PSO法能为板架优化设计提供较好的思路和方案。 展开更多

关键词 船舶板架结构 BP神经网络代理模型 粒子群算法 结构动力学优化

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CFD辅助船舶艉部水润滑轴承设计的研究 被引量：13

3

作者 彭娅玲 张志国 +1 位作者 陈汝刚 方成跃 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期72-76,共5页

船舶艉轴系统多采用水润滑。利用CFD分析了水润滑下低速重载轴向半开槽轴承和轴向全开槽轴承在相同偏心率下轴承凹槽结构对轴承内部温度和承载能力的影响。结果表明:全开槽轴承温度较低,说明轴向凹槽对于轴承的冷却起着决定性的影响;下... 船舶艉轴系统多采用水润滑。利用CFD分析了水润滑下低速重载轴向半开槽轴承和轴向全开槽轴承在相同偏心率下轴承凹槽结构对轴承内部温度和承载能力的影响。结果表明:全开槽轴承温度较低,说明轴向凹槽对于轴承的冷却起着决定性的影响;下半部分光滑的半开槽轴承比全开槽轴承的负载能力大,半开槽轴承有一个连续的压力分布,允许水力膜产生连续的动压力,使得轴承的负载能力较高。通过利用CFD对水润滑轴承进行数值模拟,比较2种不同开槽轴承的润滑状态和水动力特性,为水润滑轴承的设计和选型提供了有参考价值的各种参数。 展开更多

关键词 CFD 水润滑轴承 辅助设计

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Ro-Ro船首门砰击载荷设计值的确定 被引量：8

4

作者 王辉 朱云祥 +1 位作者 顾学康 沈进威 《船舶力学》 EI 2003年第1期46-55,共10页

本文结合非线性切片理论与Stavovy-Chuang砰击理论,给出了一种预报船舶艏部砰击压力的方法,并就某Ro-Ro船的水池模型试验结果与理论预报结果进行了比较,证实了方法的可靠性;结合砰击压力的作用特点,提出了Ro-Ro型船艏部砰击压力设计值... 本文结合非线性切片理论与Stavovy-Chuang砰击理论,给出了一种预报船舶艏部砰击压力的方法,并就某Ro-Ro船的水池模型试验结果与理论预报结果进行了比较,证实了方法的可靠性;结合砰击压力的作用特点,提出了Ro-Ro型船艏部砰击压力设计值的直接设计计算方法,并与有关国内外规范设计值进行了比较和分析,给出了可用于指导首门局部结构设计的设计压力值。 展开更多

关键词 砰击压力 模型试验 设计载荷 直接设计

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错层式钛合金球鼻首导流罩结构形式研究 被引量：4

5

作者 金武雷 周心桃 +1 位作者 陈昆渊 涂三 《中国舰船研究》 2010年第4期32-35,43,共5页

针对有特殊声学要求的球鼻首导流罩,为满足其透声要求,提出错层式钛合金球鼻首导流罩的结构形式。首先提出了基本结构形式,分析了这种结构形式下连接结构的水密性、结构方案的经济性。运用有限元计算方法对结构强度进行了校核,并对声学... 针对有特殊声学要求的球鼻首导流罩,为满足其透声要求,提出错层式钛合金球鼻首导流罩的结构形式。首先提出了基本结构形式,分析了这种结构形式下连接结构的水密性、结构方案的经济性。运用有限元计算方法对结构强度进行了校核,并对声学性能进行了分析。研究表明:这一结构形式能够满足声呐特殊的工作要求,且结构设计可行。 展开更多

关键词 舰艇 球鼻首 导流罩 结构形式 声学 钛合金

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舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计 被引量：9

6

作者 李源源 陈炜 +1 位作者 朱泉 陈斌 《中国舰船研究》 2007年第1期39-41,55,共4页

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用... 针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。 展开更多

关键词 球鼻首声呐 双壳结构 透声性能 导流罩 声学特性 计算分析

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船体首部曲面的数学解析描述 被引量：2

7

作者 刘玉君 戴寅生 阳明盛 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第3期321-328,共8页

应用数值分析和计算几何理论，根据船体首部线型特点，建立首柱轮廓线数学模型；计算水线首圆弧圆心、半径和切点，确定首圆弧半径线；给出首部曲面的通用方程式。在此基础上，求出首圆弧空间切点线和甲板边线的修正段。实船计算结果表... 应用数值分析和计算几何理论，根据船体首部线型特点，建立首柱轮廓线数学模型；计算水线首圆弧圆心、半径和切点，确定首圆弧半径线；给出首部曲面的通用方程式。在此基础上，求出首圆弧空间切点线和甲板边线的修正段。实船计算结果表明：线型正确，算法精确。 展开更多

关键词 船体 表面 拟合 数学模型 首部曲面

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船体艏部水动力性能优化 被引量：10

8

作者 徐力 陈作钢 《中国舰船研究》 2012年第2期37-41,64,共6页

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型... 提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型线优化过程中,以兴波阻力系数为目标函数,排水量变化范围为约束条件,在Wigley船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量,利用DOE方法对船艏进行优化,获得了设计航速下兴波阻力较小的船型,验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性。相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明:在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示:在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力。与此同时,由于优化前后船体湿表面积变化很小,粘性阻力的变化并不明显,兴波的减小则使得总阻力得到了改善。 展开更多

关键词 Rankine源方法 兴波阻力 艏部优化 总阻力

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钛板夹芯结构透声窗设计方法 被引量：5

9

作者 李科技 陈志坚 《声学技术》 CSCD 2010年第2期198-201,共4页

对两层金属平板、中间橡胶夹芯的结构进行了设计,认为金属平板和芯层中都有纵波和横波的传播,应用传递矩阵法建立了平板夹芯结构声学设计的理论模型。利用该模型设计出一种钛板夹芯结构,并对该夹芯结构进行了透声性能分析。数值计算结... 对两层金属平板、中间橡胶夹芯的结构进行了设计,认为金属平板和芯层中都有纵波和横波的传播,应用传递矩阵法建立了平板夹芯结构声学设计的理论模型。利用该模型设计出一种钛板夹芯结构,并对该夹芯结构进行了透声性能分析。数值计算结果表明该方法设计出的钛板夹芯结构具有良好的透声性。 展开更多

关键词 钛板 夹芯结构 传递矩阵 透声性能

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流固耦合的船舶结构强度分析 被引量：3

10

作者 董明海 赵陈 +2 位作者 郭永升 李云 徐明伟 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第14期1-3,共3页

常规方法构建船舶结构有限元模型时,对模型施加的流场绕流压力不充分,导致结构应力应变数值模拟精度较差。针对这一问题,设计流固耦合的船舶结构强度分析方法。建立船舶有限元模型,网格划分船体和流体区域,计算船体波浪水槽参数,模拟船... 常规方法构建船舶结构有限元模型时,对模型施加的流场绕流压力不充分,导致结构应力应变数值模拟精度较差。针对这一问题,设计流固耦合的船舶结构强度分析方法。建立船舶有限元模型,网格划分船体和流体区域,计算船体波浪水槽参数,模拟船舶航行的绕流场,导入绕流场动压力和静压力,施加流场载荷给船体结构,得到不同受力情况下的应力应变,确定结构强度。设置对比实验,结果表明,设计方法相比常规方法,减少船舶结构最大变形、最大应力值的数值模拟误差,对结构强度的判断更为准确。 展开更多

关键词 船体结构 绕流场 有限元模型 应力应变

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紧急制动工况下汽车通风盘式制动器瞬态温度场分布的研究 被引量：2

11

作者 简弃非 吴昊 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第2期153-161,共9页

以某乘用车前轮采用的通风盘式制动器为研究对象,建立其热-结构耦合的3维有限元分析模型.在此基础上采用直接耦合法对该通风盘式制动器在紧急制动工况下的瞬态温度场进行仿真分析,获得整个通风式制动盘和摩擦片在紧急制动过程中温度场... 以某乘用车前轮采用的通风盘式制动器为研究对象,建立其热-结构耦合的3维有限元分析模型.在此基础上采用直接耦合法对该通风盘式制动器在紧急制动工况下的瞬态温度场进行仿真分析,获得整个通风式制动盘和摩擦片在紧急制动过程中温度场的分布情况及变化特性.结果显示:在整个紧急制动过程中,制动盘温度场的分布不是轴对称的,其在径向、周向及轴向3个方向上均存在着一定的温度梯度;制动盘的最高温度出现在1.91 s,最高温度为227.1℃.同时对该通风盘式制动器进行了与仿真分析相同制动工况下的台架试验,所获得的实验结果与仿真计算结果基本一致,从而验证了仿真分析的有效性,为通风盘式制动器的设计及优化提供了理论基础. 展开更多

关键词 通风盘式制动器 有限元 温度场 台架试验

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环肋圆柱壳应力计算的新方法探索 被引量：1

12

作者 王小明 陈节贵 《中国舰船研究》 2010年第5期49-53,共5页

基于对目前环肋圆柱壳应力计算方法缺陷的认识,文中引入了加强棱柱壳体法,推导出环肋圆柱壳静力微分方程,通过将位移以傅立叶级数的形式展开,求出了环肋圆柱壳的位移解,进而得到环肋圆柱壳的应力解。通过算例计算表明,除环肋圆柱壳内表... 基于对目前环肋圆柱壳应力计算方法缺陷的认识,文中引入了加强棱柱壳体法,推导出环肋圆柱壳静力微分方程,通过将位移以傅立叶级数的形式展开,求出了环肋圆柱壳的位移解,进而得到环肋圆柱壳的应力解。通过算例计算表明,除环肋圆柱壳内表面纵向应力和肋骨周向应力外,用该方法的计算结果与传统方法的计算结果和有限元法结果都相接近,并且纵向应力与周向应力由外到里的变化规律与传统方法也相同。 展开更多

关键词 环肋圆柱壳 应力计算 加强棱柱壳体法

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基于离散元法的碎冰区船舶航行冰阻力预报 被引量：4

13

作者 张健 李越 王颖凯 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第1期8-13,共6页

为探讨船舶在碎冰区航行时冰阻力的影响因素,本文通过STAR-CCM+离散元软件,建立碎冰区海冰的离散元模型,数值模拟船舶不同航速以及不同海冰厚度、海冰直径和海冰密集度情况下冰阻力的变化规律。最后将离散元法结果和有广泛运用的有限元... 为探讨船舶在碎冰区航行时冰阻力的影响因素,本文通过STAR-CCM+离散元软件,建立碎冰区海冰的离散元模型,数值模拟船舶不同航速以及不同海冰厚度、海冰直径和海冰密集度情况下冰阻力的变化规律。最后将离散元法结果和有广泛运用的有限元方法对比,得出离散元方法在船冰相互作用中具有可行性的结论,为船冰相互作用提供了新的数值模拟方法作为参考。 展开更多

关键词 极地运输船 离散元方法 冰阻力

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SPS覆层船艏局部加强结构的抗砰击性能仿真分析 被引量：2

14

作者 田阿利 姚鹏 +1 位作者 傅梓轩 赵元帅 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第4期59-65,共7页

[目的]SPS夹层板具有优越的抗冲击性能,可应用于船艏局部加强设计中,以提升船艏的抗砰击性能。[方法]采用非线性有限元软件LS-DYNA,分析基于质量相当原则设计的SPS覆层船艏在外飘砰击载荷作用下的结构吸能、应力等力学行为,并与传统钢... [目的]SPS夹层板具有优越的抗冲击性能,可应用于船艏局部加强设计中,以提升船艏的抗砰击性能。[方法]采用非线性有限元软件LS-DYNA,分析基于质量相当原则设计的SPS覆层船艏在外飘砰击载荷作用下的结构吸能、应力等力学行为,并与传统钢质船艏的吸能特性进行对比分析。[结果]研究结果表明,SPS覆层船艏的总体比吸能峰值与钢质船艏相比提升了18.2%;SPS覆层外板是船艏的主要吸能组件,与钢质外板相比,SPS覆层外板组件的比吸能峰值最大增幅为41.3%;SPS覆层船艏的内部板架应力峰值更小。[结论]将SPS覆层应用于船艏局部加强能显著提升结构的吸能效果,缓冲砰击载荷,降低内部结构应力,保障结构安全,是一种提高船艏总体砰击极限承载力的有效手段,研究结果可为高性能船舶设计制造提供参考。 展开更多

关键词 夹层结构 艏部砰击 吸能

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聚脲涂层舷侧板架抗撞性能试验研究 被引量：3

15

作者 张健 卞辰慧 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第7期40-46,共7页

针对船舶舷侧结构抗碰撞问题,开展有无聚脲涂层舷侧板架落锤试验研究。以某型舰船结构为依据建立舷侧板架有限元模型,利用瞬态动力学软件MSC/Dytran对模型进行数值仿真并确定落锤高度及试验工况。在此基础上,制作模型板架进行有无聚脲... 针对船舶舷侧结构抗碰撞问题,开展有无聚脲涂层舷侧板架落锤试验研究。以某型舰船结构为依据建立舷侧板架有限元模型,利用瞬态动力学软件MSC/Dytran对模型进行数值仿真并确定落锤高度及试验工况。在此基础上,制作模型板架进行有无聚脲涂层舷侧板架落锤冲击试验,分别获得有涂层和无涂层舷侧板架在碰撞冲击载荷作用下的损伤变形、破口大小及碰撞力,对比研究聚脲材料的抗撞防护性能。结果表明,聚脲涂层的存在能够加强舷侧板架的耐撞防护性能。 展开更多

关键词 落锤试验 船舶碰撞 聚脲

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桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果影响研究

16

作者 张磊 刘斌 +2 位作者 王伟峰 张晓丹 吴卫国 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期214-219,共6页

随着航道上大跨度桥梁的建设愈加广泛,其桥墩在水面附近往往具有一定的倾斜角度。为研究桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果的影响,文章基于装备自浮式防撞装置的2种倾斜方向的桥墩与6000DWT级散货船为研究对象进行非线性有限元仿真... 随着航道上大跨度桥梁的建设愈加广泛,其桥墩在水面附近往往具有一定的倾斜角度。为研究桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果的影响,文章基于装备自浮式防撞装置的2种倾斜方向的桥墩与6000DWT级散货船为研究对象进行非线性有限元仿真碰撞计算,分析桥墩倾斜方向对不同航速船舶撞击下桥墩撞击力、系统能量转换、船艏结构破坏的影响。结果表明:外倾式桥墩受到撞击力更小,其防撞装置通过变形吸收能量更多、防护效果更好。研究成果可为大跨度桥墩设计与防撞装置的开发提供重要的参考价值。 展开更多

关键词 船桥碰撞 防撞装置 数值仿真 倾斜桥墩 索塔

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缓冲型球艏的艏柱设计计算分析

17

作者 周增国 李松 《船海工程》 2011年第2期25-27,共3页

依据缓冲球艏设计要求,提出棱柱型艏柱设计方案,运用有限元分析软件LS-DYNA对采用传统艏柱与棱柱型艏柱结构的12 000 t油船进行船艏碰撞的仿真分析,发现棱柱型艏柱结构比传统艏柱结构球艏更易被压溃。

关键词 缓冲球艏 艏柱 触发机制

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潜艇艏端耐压舱壁构型对声目标强度的影响 被引量：5

18

作者 胡泊 张均平 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第6期22-27,共6页

潜艇艏部目标强度偏大,影响潜艇的声隐蔽性。由目标强度贡献比例曲线发现,艏端耐压舱壁是潜艇艏部目标强度的主要来源。潜艇艏端耐压舱壁主要有(椭)球面和平面2种形状,声波自艏端入射时,刚性平面的目标强度显著高于有一定曲率的刚性椭... 潜艇艏部目标强度偏大,影响潜艇的声隐蔽性。由目标强度贡献比例曲线发现,艏端耐压舱壁是潜艇艏部目标强度的主要来源。潜艇艏端耐压舱壁主要有(椭)球面和平面2种形状,声波自艏端入射时,刚性平面的目标强度显著高于有一定曲率的刚性椭球面的目标强度。建立了一系列具有不同曲率的椭球形艏端耐压舱壁模型,基于板块元方法分析了艏端目标强度随舱壁曲率的变化关系,并对结果进行对数拟合,再利用BEM数值方法对耐压壳体艏部近场回波进行仿真,得到散射声压云图。计算结果表明:耐压壳艏端舱壁采取椭球面构形能够减弱散射声场的指向性,从而显著降低目标强度(>10 d B)。曲率大于一定程度时,艏端目标强度值趋于稳定。 展开更多

关键词 目标强度 耐压舱壁 曲率 板块元 边界元

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船舶尾板振动性能研究 被引量：1

19

作者 郭列 朱胜昌 何富坚 《船舶力学》 EI 2000年第1期66-72,共7页

船舶尾板能改善艉部伴流，是提高船舶航速的有效措施之一。本文通过应用有限元法和流体边界元法对船舶尾板的振动性能作较全面的分析研究，从而了解尾板自身的振动特性以及尾板对船体结构振动响应的影响，为尾板的设计提供结构动力性能... 船舶尾板能改善艉部伴流，是提高船舶航速的有效措施之一。本文通过应用有限元法和流体边界元法对船舶尾板的振动性能作较全面的分析研究，从而了解尾板自身的振动特性以及尾板对船体结构振动响应的影响，为尾板的设计提供结构动力性能方面的依据。 展开更多

关键词 振动 固有频率 强迫响应 船舶 尾板

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舰船球鼻首结构试验研究 被引量：1

20

作者 陈斌 李源源 +1 位作者 陈炜 朱泉 《中国舰船研究》 2009年第3期42-44,共3页

作为船体中比较特殊的双曲结构,舰船首部的球鼻首相关的结构试验规范很少。为探索试验方法,开展了一系列的实物试验研究,通过合理实施途径进行试验,得到直接测试数据,并验证设计的合理性。针对舰船球鼻首进行的3项试验:静态压力试验、... 作为船体中比较特殊的双曲结构,舰船首部的球鼻首相关的结构试验规范很少。为探索试验方法,开展了一系列的实物试验研究,通过合理实施途径进行试验,得到直接测试数据,并验证设计的合理性。针对舰船球鼻首进行的3项试验:静态压力试验、抛落试验和爆炸试验,介绍了试验前的准备工作、测点布置、过程和响应情况,为特殊结构的设计和试验规范的制定打下基础。 展开更多

关键词 球鼻首 结构 试验 静态压力 抛落 爆炸

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