浮动冲击平台横向冲击谱受外形结构的影响

王志凯 王逸南 孙贝生 姚熊亮 杨娜娜

王志凯, 王逸南, 孙贝生, 姚熊亮, 杨娜娜. 浮动冲击平台横向冲击谱受外形结构的影响[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(10): 103901. doi: 10.11883/bzycj-2018-0214
引用本文: 王志凯, 王逸南, 孙贝生, 姚熊亮, 杨娜娜. 浮动冲击平台横向冲击谱受外形结构的影响[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(10): 103901. doi: 10.11883/bzycj-2018-0214
WANG Zhikai, WANG Yinan, SUN Beisheng, YAO Xiongliang, YANG Nana. Influence of shape structure for floating shock platform on transverse shock spectrum[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(10): 103901. doi: 10.11883/bzycj-2018-0214
Citation: WANG Zhikai, WANG Yinan, SUN Beisheng, YAO Xiongliang, YANG Nana. Influence of shape structure for floating shock platform on transverse shock spectrum[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(10): 103901. doi: 10.11883/bzycj-2018-0214

浮动冲击平台横向冲击谱受外形结构的影响

doi: 10.11883/bzycj-2018-0214
基金项目: 国家自然科学基金(11602069,51779056);中国博士后科学基金(2017M611359);黑龙江省自然科学基金(E2017026)
详细信息
    作者简介:

    王志凯(1989- ),男,讲师,wangzhikai@hrbeu.edu.cn

    通讯作者:

    姚熊亮(1963- ),男,博导,教授,yaoxiongliang@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: O383

Influence of shape structure for floating shock platform on transverse shock spectrum

  • 摘要: 基于ABAQUS软件中的声固耦合法,采用设备、平台一体化分析方法,展开对中型浮动冲击平台的研究,探讨平台外形结构形式对平台冲击环境的影响,并提出了提高平台横向冲击谱谱值的设计方案。首先对外形结构进行初步设计,分析其对平台冲击谱的影响,并找到决定影响程度的关键因素。然后针对结构进行优化,使其更大幅度的提高平台冲击谱谱值。计算表明:在平台外部下方加装挡板结构不会明显影响平台垂向冲击谱,但可以提高平台横向冲击谱;舷侧底端向下延伸加装竖直挡板由于受到冲击波绕射和阻力的影响,增加横向谱值的效果不是很明显;平台底部流线型挡板可以有效增加平台对爆炸载荷的接收效果,同时可以尽量减小阻力影响,从而明显提高平台横向冲击谱谱值。
  • 图  1  水下爆炸示意图

    Figure  1.  Underwater explosion sketch

    图  2  浮动冲击平台三视图[10]

    Figure  2.  Three views of floating impact platform[10]

    图  3  平台模型图

    Figure  3.  Platform model diagram

    图  4  平台流场装配图

    Figure  4.  Assembly drawing of platform flow field

    图  5  内底测点

    Figure  5.  Inner bottom point

    图  6  250 Hz滤波前后平台内底时历加速度响应

    Figure  6.  The acceleration response of the front and rear platform of the 250 Hz filter is obtained

    图  7  舷侧竖直挡板

    Figure  7.  Side vertical baffle

    图  8  加舷侧挡板后塑性应变

    Figure  8.  Plastic strain after adding side baffle

    图  9  舷侧竖直挡板与无挡板的各测点水平冲击谱对比

    Figure  9.  Horizontal shock spectrum with and without vertical baffle plates

    图  10  竖直挡板冲击波绕射现象

    Figure  10.  Vertical baffle wave diffraction phenomenon

    图  11  平台本体冲击波绕射现象

    Figure  11.  Platform body wave diffraction phenomenon.

    图  12  挡板1截面线型

    Figure  12.  Baffle 1 section type

    图  13  挡板2截面线型

    Figure  13.  Baffle 2 section type

    图  14  挡板1模型图

    Figure  14.  Baffle 1 model diagram

    图  15  挡板2模型图

    Figure  15.  Baffle 2 model diagram

    图  16  底部流线挡板冲击波绕射现象

    Figure  16.  The bottom streamline baffle wave diffraction phenomenon

    图  17  挡板1塑性变形

    Figure  17.  Plastic deformation of baffle 1

    图  18  挡板2塑性变形

    Figure  18.  Plastic deformation of baffle 2

    图  19  流线挡板结构与无挡板结构各测点冲击谱对比

    Figure  19.  Comparison of the impact spectrum between the flow baffle structure and the non-baffle structure

    表  1  中型浮动冲击平台外形尺寸

    Table  1.   Size of medium floating impact platform

    长度/m宽度/m本体高度/m顶盖高度/m内底高度/m质量/t吃水深度/m
    12.26.14.223.051.092.271.33
    下载: 导出CSV

    表  2  有无挡板4测点谱值平均值对比

    Table  2.   comparison of the mean value of the four measuring points

    结构垂向谱速度/(m∙s−1)垂向谱位移/cm横向谱速度/(m∙s−1)横向谱位移/cm
    无挡板2.69811.810.8463.08
    挡板12.61611.941.0783.22
    挡板22.77312.261.2383.65
    下载: 导出CSV
  • [1] Naval Sea Systems Command. Shock design criteria for surface ship: NAVSEA 0908-LP-000-3010 [R]. 1995.
    [2] CHRIS G. Heavyweight high impact shock testing [R]. Arvonia, Virginia: HI-TEST LaboratoriesInc, 2007.
    [3] 宋敬利, 王永亮, 贾则. 冲击谱在舰载设备抗冲击设计中的应用 [J]. 水雷战与舰船防护, 2009(4): 19–22.

    SONG Jingli, WANG Yongliang, JIA Ze. Applications of shock spectrum on shock resistance design of shipborne equipment [J]. Mine Warfare and Ship Self-Defence, 2009(4): 19–22.
    [4] MIL-S-901D, Shock tests, HI(high impact) shipboard machinery equipment and systems, requirements for [S]. United States Department of Defense, 1989.
    [5] 王军, 姚熊亮, 杨棣. 浮动冲击平台冲击环境对设备响应的影响 [J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(2): 236–242. DOI: 10.11883/1001-1455(2015)02-0236-07.

    WANG Jun, YAOXiongliang, YANG Li. Impact analysis of shock environment for floating shock platform on equipment response [J]. Explosion and Shock Waves, 2015, 35(2): 236–242. DOI: 10.11883/1001-1455(2015)02-0236-07.
    [6] FATHALLAH E, QI H, TONG L, et al. Numerical investigation of the dynamic response of optimized composite elliptical submersible pressure hull subjected to non-contact underwater explosion [J]. Composite Structures, 2015, 121: 121–133. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.11.016.
    [7] 张磊, 杜志鹏, 吴静波, 等. 200 t级浮动冲击平台水下爆炸试验低频冲击响应数据分析 [J]. 中国舰船研究, 2018(3): 60–65.

    ZHANG Lei, DU Zhipeng, WU Jingbo, et al. Low-frequency shock response data analysis of underwater explosion test of 200-ton class floating shock platform [J]. Chinese Journal of Ship Research, 2018(3): 60–65.
    [8] 王军, 姚熊亮, 郭君. 中型浮动冲击平台结构设计研究 [J]. 振动与冲击, 2014, 33(7): 86–91. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2014.07.015.

    WANG Jun, YAOXiongliang, GUO Jun. Structural design for a intermediate floating shock platform [J]. Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(7): 86–91. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2014.07.015.
    [9] 李国华, 李玉节, 张效慈, 等. 浮动冲击平台水下爆炸冲击谱测量与分析 [J]. 船舶力学, 2000(2): 51–60.

    LI Guohua, LI Yujie, ZHANG Xiaoci, et al. Measurement and analysis of underwater explosive impact spectra of floating shock platform [J]. Ship Mechanics, 2000(2): 51–60.
    [10] 王军. 浮动冲击平台冲击动力特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2015.
    [11] 姚熊亮, 张阿漫, 许维军. 声固耦合方法在舰船水下爆炸中的应用 [J]. 哈尔滨工程大学学报, 2005, 26(6): 707–712. DOI: 10.3969/j.issn.1006-7043.2005.06.003.

    YAO Xiongliang, ZHANG Aman, XU Weijun. Application of acoustic solid coupling method in underwater explosion of ships [J]. Journal of Harbin Engineering University, 2005, 26(6): 707–712. DOI: 10.3969/j.issn.1006-7043.2005.06.003.
    [12] LIU Y, YU F, LIU J. Modal analysis of vehicle compartment with acoustic-structure coupling [J]. Noise and Vibration Control, 2005.
    [13] 姚熊亮, 戴绍仕, 周其新, 等. 船体与设备一体化抗冲击分析 [J]. 爆炸与冲击, 2009, 29(4): 367–374. DOI: 10.11883/1001-1455(2009)04-0367-08.

    YAO Xiongliang, DAI Shaoshi, ZHOU Qixin, et al. Numerical experiment methods for ship hull and equipment integrated analysis on shock resistance of shipboard equipments [J]. Explosion and Shock Waves, 2009, 29(4): 367–374. DOI: 10.11883/1001-1455(2009)04-0367-08.
    [14] COLE P. Underwater explosion [M]. Beijing: Defense Industry Press, 1960.
    [15] 陆鑫森, 金咸定, 刘涌康. 船体振动学[M]. 北京: 国防工业出版社, 1980.
    [16] 穆朝民, 任辉启, 李永池, 等. 爆炸冲击波作用于墙体及对墙体绕射的实验研究 [J]. 实验力学, 2008, 23(2): 169–174.

    MUChaomin, RENHuiqi, LIYongchi, et al. Experimental study on the effect of blast wave on wall and wall diffraction [J]. Experimental Mechanics, 2008, 23(2): 169–174.
    [17] DICKINSONMH, LEHMANN F-O, SANE S P. Wing rotation and the aerodynamics basis of insect flight [J]. Science, 1999, 284(5422): 1954. DOI: 10.1126/science.284.5422.1954.
  • 加载中
图(19) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  5762
  • HTML全文浏览量:  1463
  • PDF下载量:  45
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-19
  • 修回日期:  2019-04-15
  • 网络出版日期:  2019-09-25
  • 刊出日期:  2019-10-01

目录

    /

    返回文章
    返回