不同设计要求下钛合金双层加筋圆柱壳优化设计特性分析

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作者 李世强 朱时洋 +2 位作者 和卫平 刘均 程远胜 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期317-328,共12页

[目的]为探究不同长径比和不同计算压力下钛合金双层加筋圆柱壳优化设计方案的特性,建立钛合金双层加筋圆柱壳结构轻量化数学模型。[方法]基于Matlab建立遗传算法主控程序,采用有限元软件ANSYS进行极限承载能力计算校核,并对比分析不同... [目的]为探究不同长径比和不同计算压力下钛合金双层加筋圆柱壳优化设计方案的特性,建立钛合金双层加筋圆柱壳结构轻量化数学模型。[方法]基于Matlab建立遗传算法主控程序,采用有限元软件ANSYS进行极限承载能力计算校核,并对比分析不同长径比和不同计算压力下钛合金单、双层加筋圆柱壳优化方案的差异。[结果]结果显示,钛合金加筋圆柱壳优化设计存在2个临界计算压力,优化设计可分为3个优化类型,即极限承载能力约束控制优化设计的稳定性约束型、强度约束控制优化设计的强度约束型以及强度和极限承载能力约束共同控制优化设计的共同约束型。长径比越大,临界计算压力越大;在相同的计算压力和长径比下,双层壳优化方案的重量低于单层壳结构;在相同长径比下,双层壳优化设计的临界计算压力小于单层壳。[结论]研究成果可为钛合金双层加筋圆柱壳优化设计提供参考。 展开更多

关键词 壳体 双层加筋圆柱壳 钛合金 结构优化 结构设计 长径比 计算压力

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不同水下爆炸参数下双层加筋圆柱壳结构响应研究

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作者 黄伟佳 董金鑫 +2 位作者 詹立蕾 张涛 李运赫 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第8期94-103,共10页

本文采用声固耦合方法模拟水下中远场爆炸产生的冲击波载荷和气泡脉动对双层加筋圆柱壳的冲击响应。从不同工况水下爆炸载荷下的鞭状运动和关键部位冲击响应2个方面,研究了药量、爆距、水深、爆炸方位等参数对双层加筋圆柱壳结构响应的... 本文采用声固耦合方法模拟水下中远场爆炸产生的冲击波载荷和气泡脉动对双层加筋圆柱壳的冲击响应。从不同工况水下爆炸载荷下的鞭状运动和关键部位冲击响应2个方面,研究了药量、爆距、水深、爆炸方位等参数对双层加筋圆柱壳结构响应的影响。研究表明,在中远场水下爆炸作用下,双层加筋圆柱壳在不同药量和爆距下鞭状运动的位移响应幅值和冲击环境谱加速度幅值变化较大,但其鞭状运动的位移响应曲线的周期变化不大。双层加筋圆柱壳在不同水深下,鞭状运动受到水下载荷周期性影响显著,但谱加速度幅值变化不大。双层加筋圆柱壳在不同爆炸方位下鞭状运动变化和冲击环境谱加速度分布受其影响显著。这项研究旨在为水下中远场爆炸作用下,水下航行体结构的抗冲击特性研究提供数据及理论支撑。 展开更多

关键词 水下爆炸 声固耦合 双层加筋圆柱壳 鞭状运动 结构响应

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双层耐压加筋圆柱壳结构承载能力与抗爆性能分析 被引量：4

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作者 胡子啸 李世强 +3 位作者 刘子晗 张攀 刘均 程远胜 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期205-216,共12页

[目的]为了探究不同层间加强筋形式对双层圆柱壳承载能力与抗爆性能的影响,对4种双层加筋圆柱壳在静水压力与水下爆炸载荷下的响应进行数值研究。[方法]首先,建立等质量不同结构形式加筋圆柱壳的有限元模型;然后,利用有限元软件ANSYS计... [目的]为了探究不同层间加强筋形式对双层圆柱壳承载能力与抗爆性能的影响,对4种双层加筋圆柱壳在静水压力与水下爆炸载荷下的响应进行数值研究。[方法]首先,建立等质量不同结构形式加筋圆柱壳的有限元模型;然后,利用有限元软件ANSYS计算分析圆柱壳的结构形式对圆柱壳强度、稳定性和极限承载能力的影响;最后,利用有限元软件Abaqus/Explicit计算分析圆柱壳的结构形式对圆柱壳在爆炸载荷下的变形和塑性应变的影响。[结果]结果显示,与等质量的传统单层加筋圆柱壳结构相比,I形加强筋双层圆柱壳的承载能力具有较大的优势;当爆炸载荷水平较低时,肋骨间距较小的双层圆柱壳的抗爆性能相当,而当爆炸载荷水平较高时,肋骨间距较小的双层圆柱壳的抗爆性能则会降低。[结论]研究表明,合理设计双层加筋圆柱壳的结构形式能够获得承载能力与抗爆综合性能较好的设计方案。 展开更多

关键词 双层加筋圆柱壳 加筋形式 承载能力 水下爆炸

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有限长加筋双层圆柱壳低阶模态声辐射性能分析 被引量：8

4

作者 陈美霞 骆东平 +2 位作者 曹钢 周锋 郭华林 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第4期446-450,共5页

采用Fl櫣gge壳体方程描述圆柱壳体的振动,通过将加筋结构等效为反力和反力矩加在圆柱光壳表面上,然后将其引入到壳体振动方程中去.采用Helmholtz波动方程和壳体表面的边界条件来求解位于内层壳和外层壳之间的环形流体,并利用傅氏变换,... 采用Fl櫣gge壳体方程描述圆柱壳体的振动,通过将加筋结构等效为反力和反力矩加在圆柱光壳表面上,然后将其引入到壳体振动方程中去.采用Helmholtz波动方程和壳体表面的边界条件来求解位于内层壳和外层壳之间的环形流体,并利用傅氏变换,可以求出声压的表达式,理论结果用辐射声功率和辐射效率的形式表示,详细研究了低阶模态的辐射声功率和辐射效率,说明低阶模态对声辐射起主要作用.分析了壳体的固有模态、激励力和声辐射三者之间的关系,这为用主动控制方法降低有限长加筋双层圆柱壳的振动噪声,提供了理论依据. 展开更多

关键词 辐射声功率 辐射效率 低阶模态 主动控制 有限长加筋双层圆柱壳

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水下双层圆柱壳辐射声场欠定分离评估方法研究

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作者 关珊珊 吴书有 +2 位作者 陶襄樊 陈美霞 曹为午 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期1309-1316,共8页

水下双层加筋圆柱壳振动和辐射声场的评估对其辐射噪声监测和控制具有重要工程意义。文中通过结构振动模态参与因子向量自身的稀疏特性,分析提出了一种基于结构振动的辐射噪声欠定分离评估方法,可实现有限振动测点情况下的水下复杂结构... 水下双层加筋圆柱壳振动和辐射声场的评估对其辐射噪声监测和控制具有重要工程意义。文中通过结构振动模态参与因子向量自身的稀疏特性,分析提出了一种基于结构振动的辐射噪声欠定分离评估方法,可实现有限振动测点情况下的水下复杂结构振动和辐射声场的有效评估。数值和试验结果验证了文中方法的有效性,且所需要的振动测点数目少,具有良好的工程适用性。 展开更多

关键词 声场评估 欠定分离 水下双层加筋圆柱壳 振动测点

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激励力对双层圆柱壳声辐射性能的影响 被引量：18

6

作者 陈美霞 骆东平 +2 位作者 王祖华 郭华林 周锋 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第2期124-130,共7页

研究了不同激励力对流场中敷设阻尼材料的有限长加筋双层圆柱壳的振动和声辐射性能的影响。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,壳体受到的激励力可以归... 研究了不同激励力对流场中敷设阻尼材料的有限长加筋双层圆柱壳的振动和声辐射性能的影响。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,壳体受到的激励力可以归结成轴向力、周向力、径向力、轴向弯距、周向弯距和扭矩的作用,点激励用啄函数表示,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示。在数值分析部分,讨论了六种不同性质激励力、两个力联合作用以及阻尼材料对双层圆柱壳的辐射声功率和表面振动速度级的影响。得出结论:同一位置受单位力激励时,Mx激励的声功率最高,Fr居第二,Fx最低;联合激励力产生的辐射声功率级和外壳振动速度级比单个力激励时都要大;阻尼材料能有效地抑制壳体的辐射噪声。 展开更多

关键词 激励力 阻尼材料 有限长加筋双层圆柱壳 振动和声辐射 联合作用

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内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射计算 被引量：7

7

作者 姚熊亮 钱德进 +1 位作者 张爱国 张阿漫 《中国舰船研究》 2008年第1期31-36,共6页

研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题。壳体的振动方程用Flgge壳体理论描述,壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合,基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方... 研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题。壳体的振动方程用Flgge壳体理论描述,壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合,基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示。结果表明:基座降低了壳体的振动及声辐射,增加基座面板厚度以及基座长度均能有效降低壳体的辐射噪声,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 基座 激励力 加筋双层圆柱壳 振动声辐射

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双层圆柱壳振动传递及声辐射试验研究 被引量：1

8

作者 韩蕴韬 张阿漫 +1 位作者 惠超 姚熊亮 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第7期41-44,共4页

对有限长的敷设阻尼材料的加筋双层圆柱壳进行振动和声辐射试验,测量了壳体的结构响应和水中的辐射声压。对全部敷设隔声去耦材料、内壳全部敷设隔声去耦材料、外壳全部敷设以及外壳部分敷设4种工况下的近场声压进行了对比,分析了单频... 对有限长的敷设阻尼材料的加筋双层圆柱壳进行振动和声辐射试验,测量了壳体的结构响应和水中的辐射声压。对全部敷设隔声去耦材料、内壳全部敷设隔声去耦材料、外壳全部敷设以及外壳部分敷设4种工况下的近场声压进行了对比,分析了单频激振时内外壳间的振动传递特性。结果表明:托板在内外壳的振动传递中起着较大的作用;且内外壳全部敷设隔声去耦材料对抑制振动和声辐射很有效。 展开更多

关键词 加筋双层圆柱壳 振动传递 声辐射试验 隔声去耦材料

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去耦瓦敷设方式对双层壳声振动的影响 被引量：9

9

作者 姚熊亮 张阿漫 +1 位作者 钱德进 庞福振 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2008年第2期33-37,共5页

文中对有限长敷设隔声去耦材料的加筋双层圆柱壳进行了振动和声辐射试验,测量了壳体的结构响应和水中的辐射声压,对内外壳全部敷设、内壳全部敷设、外壳全部敷设以及外壳部分敷设隔声去耦材料四种敷设方式进行了对比。结果表明,内外壳... 文中对有限长敷设隔声去耦材料的加筋双层圆柱壳进行了振动和声辐射试验,测量了壳体的结构响应和水中的辐射声压,对内外壳全部敷设、内壳全部敷设、外壳全部敷设以及外壳部分敷设隔声去耦材料四种敷设方式进行了对比。结果表明,内外壳全部敷设隔声去耦材料对抑制振动和声辐射最有效,而且部分敷设隔声去耦材料对水下航行器敷设隔声材料的位置选择具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 加筋双层圆柱壳 隔声去耦材料 振动和声辐射试验 耦合振动

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敷设阻尼材料的圆柱壳声辐射性能实验分析 被引量：3

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作者 刘向东 庞福振 姚熊亮 《船海工程》 2009年第3期26-31,共6页

对有限长的敷设阻尼材料的加筋双层圆柱壳进行振动和声辐射实验,测量壳体的结构响应和水中的辐射声压。对全部敷设隔声去耦材料、内壳全部敷设隔声去耦材料、外壳全部敷设以及外壳部分敷设四种工况下的近场声压进行对比,分析单频激振时... 对有限长的敷设阻尼材料的加筋双层圆柱壳进行振动和声辐射实验,测量壳体的结构响应和水中的辐射声压。对全部敷设隔声去耦材料、内壳全部敷设隔声去耦材料、外壳全部敷设以及外壳部分敷设四种工况下的近场声压进行对比,分析单频激振时内外壳体的振动特性,表明托板在内外壳的振动传递中起着较大的作用,内外壳全部敷设隔声去耦材料对抑制振动和声辐射很有效。 展开更多

关键词 加筋双层圆柱壳 振动传递 声辐射实验 隔声去耦材料

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基于映射声无限元法柱壳振动声辐射特性分析 被引量：2

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作者 田正东 苏楠 姚熊亮 《中国舰船研究》 2014年第2期42-47,共6页

基于径向形函数可任意变阶的映射声无限元法,对加筋双层圆柱壳的振动声辐射特性进行分析。取无限长圆柱壳体为研究对象,基于映射声无限元法,通过数值计算法对其辐射声场进行研究分析;并将其数值结果与解析解进行对比分析,结果显示二者... 基于径向形函数可任意变阶的映射声无限元法,对加筋双层圆柱壳的振动声辐射特性进行分析。取无限长圆柱壳体为研究对象,基于映射声无限元法,通过数值计算法对其辐射声场进行研究分析;并将其数值结果与解析解进行对比分析,结果显示二者吻合较好,验证了本文方法的可行性,同时发现此方法具有计算精度好、效率高等优点。在此研究基础上,基于映射变阶声无限元法,对加筋双层圆柱壳的内壳振动特性和远场声辐射特性进行分析,分别讨论内外壳厚度、型材尺寸和托板厚度对加筋双层圆柱壳内壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响,其分析结果表明,内壳厚度结构参数对其内表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响最明显。 展开更多

关键词 加筋双层圆柱壳 映射声无限元法 结构参数 振动 声辐射

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水下航行体舱段结构声学设计模型分析 被引量：2

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作者 艾海峰 陈志坚 王路 《中国舰船研究》 2010年第6期12-15,共4页

采用基于模态坐标的有限元/边界元方法,建立水下航行体封闭舱段声学设计模型,利用该耦合分析模型对两端采用刚性圆板封闭的简支舱段结构的振声性能进行分析,并与采用半无限长圆柱形刚性障板代替两端的刚性圆板时的舱段模型计算结果作比... 采用基于模态坐标的有限元/边界元方法,建立水下航行体封闭舱段声学设计模型,利用该耦合分析模型对两端采用刚性圆板封闭的简支舱段结构的振声性能进行分析,并与采用半无限长圆柱形刚性障板代替两端的刚性圆板时的舱段模型计算结果作比较,指出除了少数耦合模态的固有频率附近,当外层圆柱壳周长相对流体中声波波长较小时,采用刚性圆板封闭的两端简支双层加筋圆柱壳与两端采用半无限长圆柱形刚性障板代替刚性圆板时的声辐射规律十分相近。 展开更多

关键词 舱段 有限元/边界元 双层加筋圆柱壳 声辐射

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