基于全耦合分析技术的折叠式夹层板船体结构碰撞性能研究 被引量：5

1

作者 刘昆 洪婷婷 +2 位作者 李江涛 张延昌 宗峰 《船舶工程》 北大核心 2014年第6期27-30,121,共5页

船舶碰撞事故往往会带来灾难性的后果,船舶碰撞性能以及耐撞结构设计方面的研究一直受到国内外学者的重视。基于全耦合数值仿真分析技术,以一多用途船舷侧结构为研究对象,设计出两种夹层板新式抗冲击舷侧结构,并对原结构和新式结构的碰... 船舶碰撞事故往往会带来灾难性的后果,船舶碰撞性能以及耐撞结构设计方面的研究一直受到国内外学者的重视。基于全耦合数值仿真分析技术,以一多用途船舷侧结构为研究对象,设计出两种夹层板新式抗冲击舷侧结构,并对原结构和新式结构的碰撞性能进行比较。研究结果表明,新式舷侧结构发生损伤变形的区域较大,参与抵抗撞击的构件增多,损伤变形程度有所降低,且在总质量相当的条件下总吸能有大幅提高,可以有效缓解高能碰撞对结构的危害。 展开更多

关键词 船舶碰撞 全耦合分析技术 耐撞结构设计 折叠式夹层板 碰撞性能

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折叠式夹层结构压皱性能数值仿真 被引量：4

2

作者 俞鞠梅 周红 张延昌 《计算机辅助工程》 2013年第3期63-70,共8页

为研究网格尺寸、加载速率及仿真试件的单元数和单元长度等对夹层板压皱性能的影响,用Abaqus对U-I形折叠式夹层板的压皱性能进行数值仿真,提出精度高、效率高的数值仿真模型化技术,分析不同变形模式和夹层结构尺寸对压皱性能的影响.结... 为研究网格尺寸、加载速率及仿真试件的单元数和单元长度等对夹层板压皱性能的影响,用Abaqus对U-I形折叠式夹层板的压皱性能进行数值仿真,提出精度高、效率高的数值仿真模型化技术,分析不同变形模式和夹层结构尺寸对压皱性能的影响.结果表明:变形模式是决定夹层板压皱性能的关键因素;不同的结构参数组合会形成不同的变形模式,进而影响结构的压皱载荷和吸能特性;存在较优的夹芯壁厚、高度、间距和夹角的尺寸组合使夹层结构的吸能效率较优. 展开更多

关键词 折叠式夹层板 压皱性能 模型化技术 变形模式 结构参数 吸能

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基于折叠式夹层板船体结构耐撞性设计 被引量：16

3

作者 张延昌 王自力 +1 位作者 张世联 翟高进 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2009年第6期1-5,共5页

提高船体结构的耐撞性能是开展船舶碰撞与搁浅研究的主要目的,通过船体结构耐撞设计提高船舶的安全性,对常规船体结构进行优化来提高结构耐撞性能是有限的,设计新型高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的有效途径.折叠式夹层板具有吸能好... 提高船体结构的耐撞性能是开展船舶碰撞与搁浅研究的主要目的,通过船体结构耐撞设计提高船舶的安全性,对常规船体结构进行优化来提高结构耐撞性能是有限的,设计新型高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的有效途径.折叠式夹层板具有吸能好、比强高、刚度大等特性,是一种理想的能量吸收单元.引进特种吸能单元FSP设计出一种新式耐撞结构形式,分别应用于双壳、单壳舷侧结构,对其耐撞性能进行研究.通过数值仿真计算分析,证实FSP舷侧结构显著提高了单壳、双壳舷侧结构的抗撞能力,FSP结构是一种先进的耐撞结构形式. 展开更多

关键词 船舶碰撞 折叠式夹层板 结构耐撞性设计 抗撞性能

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折叠V型夹层板舷侧结构的耐撞性能优化设计

4

作者 高明星 彭亚康 +2 位作者 李闯 朱俊侠 刘华山 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第2期29-33,共5页

基于传统加筋形式的船舶舷侧结构,提出一种新式折叠V型夹层板舷侧结构,针对其复杂的耐撞性优化问题,分别利用GA-BP-GA方法和直观分析法对其开展耐撞性能优化设计,并验证了GA-BP-GA方法的可行性与准确性。结果表明:经遗传算法优化后的BP... 基于传统加筋形式的船舶舷侧结构,提出一种新式折叠V型夹层板舷侧结构,针对其复杂的耐撞性优化问题,分别利用GA-BP-GA方法和直观分析法对其开展耐撞性能优化设计,并验证了GA-BP-GA方法的可行性与准确性。结果表明:经遗传算法优化后的BP神经网络具有较优的训练精度和泛化能力;与原设计相比,GA-BPGA最优设计的耐撞性能提高了21.0%,高于正交最优设计的16.5%和直观优化的6.3%;GA-BP-GA最优设计关于耐撞性指标的预测值与有限元仿真值之间的相对误差均小于3.5%,具有较高的可信度。 展开更多

关键词 折叠V型夹层板舷侧结构 耐撞性能优化设计 GA-BP-GA 直观分析法

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夹层板在舰船舷侧防护结构中的应用 被引量：22

5

作者 张延昌 王自力 +1 位作者 顾金兰 张世联 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期36-44,共9页

水面舰船抗水下爆炸的性能是舰船生命力的重要方面,深受各国海军重视。以某型水面舰船为研究对象,基于夹层板进行舷侧结构设计;选取典型工况,采用三舱段模型技术,使用MSC.Dytran对夹层板舷侧结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应... 水面舰船抗水下爆炸的性能是舰船生命力的重要方面,深受各国海军重视。以某型水面舰船为研究对象,基于夹层板进行舷侧结构设计;选取典型工况,采用三舱段模型技术,使用MSC.Dytran对夹层板舷侧结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应进行仿真计算。比较分析了流-固耦合力、结构变形、速度、加速度、吸能等重要力学性能。结果表明夹层板应用于舰船舷侧结构使得结构的变形、位移减小,结构塑性吸能增加,显著改善了结构的冲击环境。夹层板是一种防护性能优良的结构形式,吸能效率较高,还减小了冲击波压力及冲量的吸收及传递,对减小舰船其它部位结构的损伤防护起到重要作用。 展开更多

关键词 舰船 水下爆炸 蜂窝式夹层板 折叠式夹层板 防护结构设计 流-固耦合

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折叠式夹层板水下爆炸防护性能数值仿真分析 被引量：9

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作者 张延昌 王果 +1 位作者 周红 王自力 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期35-44,共10页

以某舰船船底板架为应用对象,以等质量为设计原则,设计了V-I、V-IV、U-I、Y-I、X-II及CT-I型六种夹层板的结构型式及尺寸。利用有限元软件MSC.Dytran数值仿真分析各种类型夹层板在水下爆炸冲击载荷下的动态响应特性,得到各种夹层板的动... 以某舰船船底板架为应用对象,以等质量为设计原则,设计了V-I、V-IV、U-I、Y-I、X-II及CT-I型六种夹层板的结构型式及尺寸。利用有限元软件MSC.Dytran数值仿真分析各种类型夹层板在水下爆炸冲击载荷下的动态响应特性,得到各种夹层板的动态响应特性及变形模式。通过流-固耦合压力峰值、比冲量、塑性位移及结构吸能等力学性能的分析,比较这六种夹层板结构的防护性能。研究表明,夹芯层结构变形模式是决定夹层板防护性能的关键因素;夹芯层结构减小了传递到上面板的冲击载荷,对减小结构变形起积极作用,改善了上面板的冲击环境。夹芯层结构的吸能效率较高,夹芯层塑性压皱变形吸收了大部分能量,起到很好的防护作用。六种夹层板的动态力学性能参数随冲击因子变化均呈现出相似的趋势,其中X-II、U-I、V-I型夹层板结构的防护性能较优,CT-II、V-IV、Y-I型夹层板结构的防护性能相对较差。 展开更多

关键词 折叠式夹层板 数值仿真 水下爆炸 防护性能 冲击因子

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低压慢衰减冲击波作用下折叠式夹层板结构永久变形研究

7

作者 张馨予 刘昆 +2 位作者 柯力 王加夏 王自力 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1198-1207,共10页

折叠式夹层板在舰船领域有着广阔的应用前景,对其抗爆性能的研究具有实际工程意义。本文以折叠式夹层板为研究对象,设计开展爆炸试验,对低压慢衰减冲击波作用下折叠式夹层板结构的永久变形进行研究。同时,利用ABAQUS软件对试件进行数值... 折叠式夹层板在舰船领域有着广阔的应用前景,对其抗爆性能的研究具有实际工程意义。本文以折叠式夹层板为研究对象,设计开展爆炸试验,对低压慢衰减冲击波作用下折叠式夹层板结构的永久变形进行研究。同时,利用ABAQUS软件对试件进行数值仿真分析,进一步研究结构损伤变形过程及失效机理,讨论芯层高度对夹层板结构抗爆性能的影响规律,并与试验结果进行比较。总结不同芯层高度夹层板在远场爆炸冲击载荷下的抗爆性能评估指标。结果表明,结构沿横向和纵向具有不同的变形模式,在实际应用中,需要依据相应标准选择合适的芯层高度。本文研究成果可为舰船结构损伤评估与抗爆结构设计提供参考。 展开更多

关键词 折叠式夹层板 冲击波 损伤变形 爆炸试验 数值仿真

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空中爆炸冲击载荷下折叠式夹层板塑性动力响应研究 被引量：3

8

作者 柯力 王自力 +2 位作者 王哲 刘昆 王加夏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期797-804,共8页

在研究夹层板抗爆性能时,主要通过试验与仿真来进行评估,成本较高且耗时较长。为了降低成本以及实现舰船结构损伤变形的快速评估,进而有效指导舰船结构抗爆性能设计分析,本文针对空爆载荷作用下折叠式夹层板的变形特点将结构响应过程分... 在研究夹层板抗爆性能时,主要通过试验与仿真来进行评估,成本较高且耗时较长。为了降低成本以及实现舰船结构损伤变形的快速评估,进而有效指导舰船结构抗爆性能设计分析,本文针对空爆载荷作用下折叠式夹层板的变形特点将结构响应过程分为3个阶段,采用动能定理、能量守恒原理以及塑性力学的相关理论进行分析,得到了简化的理论预报公式,并通过算例将理论解析解与仿真结果进行比较。结果表明该理论预报公式具有适用性,可以为折叠式夹层板结构的抗冲击性能评估及设计提供参考。 展开更多

关键词 折叠式夹层板 空中爆炸 冲击载荷 等效理论 塑性动力响应 塑性绞线 屈服函数 数值仿真

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基于PCL的折叠式夹层板结构参数化建模

9

作者 胡宗文 王自力 +1 位作者 刘昆 张延昌 《计算机辅助工程》 2013年第A01期379-383,共5页

折叠式夹层板具有优越的力学性能,在有限元分析中,由于夹层板结构复杂,建模工作量大.针对这些问题,基于PCL对Patran进行二次开发,通过输入夹层板尺寸和网格数量等参数实现V形折叠式夹层板结构的参数化建模.编制折叠式夹层板建模界面,实... 折叠式夹层板具有优越的力学性能,在有限元分析中,由于夹层板结构复杂,建模工作量大.针对这些问题,基于PCL对Patran进行二次开发,通过输入夹层板尺寸和网格数量等参数实现V形折叠式夹层板结构的参数化建模.编制折叠式夹层板建模界面,实现夹层板结构有限元分析参数化,提高建模效率,为夹层板结构设计提供支撑. 展开更多

关键词 折叠式夹层板 PCL 参数化建模

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U型折叠式夹层板抗水下非接触爆炸性能数值计算研究 被引量：2

10

作者 吴敌 吴广明 《船舶与海洋工程》 2016年第1期29-35,共7页

金属折叠式夹层板在舰船结构的应用逐渐增多,对其抗水下非接触爆炸冲击性能的研究具有实际工程意义。以U型折叠式夹层板为研究对象,基于ABAQUS计算传统加筋板和夹层板在典型水下非接触爆炸工况下的响应,对变形模式、速度加速度响应及吸... 金属折叠式夹层板在舰船结构的应用逐渐增多,对其抗水下非接触爆炸冲击性能的研究具有实际工程意义。以U型折叠式夹层板为研究对象,基于ABAQUS计算传统加筋板和夹层板在典型水下非接触爆炸工况下的响应,对变形模式、速度加速度响应及吸能模式进行对比分析,最后分别改变夹层板结构参数,研究夹层板结构参数对抗爆性能的影响。结果表明:U型夹层板的抗爆性能优于加筋板结构;增加夹层板面板厚度和芯层板厚能增强其抗爆性能,但吸能效率降低;芯层-面板夹角>60°时,抗爆性能相对优秀;在不超过特定尺寸时,芯层单元宽度影响较小。 展开更多

关键词 U型折叠夹层板 水下爆炸 抗爆防护性能 参数

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基于夹层板的单壳船体结构耐撞性设计 被引量：48

11

作者 王自力 张延昌 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期60-65,共6页

减小船舶碰撞损伤提高船舶结构安全性是开展耐撞设计的主要目的。仅靠对传统结构进行优化来提高结构的耐撞性能是有限的,设计高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的主要途径。夹层板(蜂窝式夹层板、折叠式夹层板)具有吸能好、比强度高等特... 减小船舶碰撞损伤提高船舶结构安全性是开展耐撞设计的主要目的。仅靠对传统结构进行优化来提高结构的耐撞性能是有限的,设计高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的主要途径。夹层板(蜂窝式夹层板、折叠式夹层板)具有吸能好、比强度高等特性,是一种理想的能量吸收单元。基于夹层板设计出新式单壳舷侧耐撞结构形式,对其耐撞性能进行研究,并与不同耐撞结构形式进行比较。数值仿真结果证明,夹层板舷侧结构显著提高了舷侧结构的抗撞能力,是一种先进的耐撞结构形式。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 结构耐撞性设计 抗撞性能 蜂窝式夹层板(HSP) 折叠式夹层板(FSP)

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M-型皱褶芯材夹层板吸能性能研究 被引量：4

12

作者 周华志 王志瑾 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期579-587,共9页

作为先进复合材料夹层结构,皱褶夹层板是一种具有众多优点的新型夹层板结构。本文建立了带有缺陷的皱褶芯材有限元模型,对M-型皱褶芯材的能量吸收率和几何参数之间的关系进行了研究。压缩试验仿真结果与CELPACT项目中的试验结果相符。... 作为先进复合材料夹层结构,皱褶夹层板是一种具有众多优点的新型夹层板结构。本文建立了带有缺陷的皱褶芯材有限元模型,对M-型皱褶芯材的能量吸收率和几何参数之间的关系进行了研究。压缩试验仿真结果与CELPACT项目中的试验结果相符。与蜂窝芯材相比,皱褶芯材在吸能性能上表现出了很大的优势,其能量吸收率是蜂窝芯材的两倍多。此外,本文采用响应面法获得了M-型皱褶芯材几何参数和吸能性能指标之间的关系。最后,以吸能性能最优为目标,采用拉丁超立方抽样(LHS)方法获得初始样本,以多目标非支配排序遗传算法(NSGA-II)对皱褶芯材进行了优化。 展开更多

关键词 皱褶夹层板 抗坠撞 能量吸收率 响应面 优化

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V-型皱褶芯材承压的均质化等效模型

13

作者 周华志 王志瑾 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2866-2873,共8页

采用代理模型获得V-型皱褶芯材等效屈服应力、等效平台应力和几何参数之间的关系,并据此提出了一种承受静力/准静力面外压缩的V-型皱褶芯材均质化等效模型。计算结果与试验结果的对比表明:皱褶芯材的均质化等效模型可以很好地模拟原结... 采用代理模型获得V-型皱褶芯材等效屈服应力、等效平台应力和几何参数之间的关系,并据此提出了一种承受静力/准静力面外压缩的V-型皱褶芯材均质化等效模型。计算结果与试验结果的对比表明:皱褶芯材的均质化等效模型可以很好地模拟原结构的弹塑性力学特性,并能大大减少计算耗时。对于皱褶夹芯板在结构中,特别是抗坠毁吸能结构中的应用,本文的等效模型提供了一种高效率的计算及优化手段。 展开更多

关键词 皱褶夹芯板 等效模型 有限元分析 代理模型 刚度折减

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