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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
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    基于轻量化快速卷积与双向加权特征融合网络的船舶裂纹检测

    王冲朱玉辉
    95-106页
    查看更多>>摘要：[目的]针对人工目视与超声波方法的船舶裂纹检测存在效率低下、成本高昂和危险性高的特点,提出一种基于深度学习的船舶裂纹检测方法.[方法]首先,在原模型YOLOv5s的主干网络中使用轻量化卷积结构(GSConv)替代标准卷积并融入注意力机制,在降低主干网络参数量与计算量的同时,提升主干网络对裂纹特征的提取能力;然后,在网络的颈部使用基于PConv构建的C3_Faster替代原C3 模块,提升模型的图像处理速度,增强模型快速性;最后,设计一种简化的双向加权特征融合网络(BiFFN)以改进原模型YOLOv5s中的特征聚合网络,提升裂纹的语义信息与位置信息的融合效果,以及模型对裂纹的识别准确度与定位精度.[结果]通过对船舶裂纹原始数据与增强数据的学习,所提改进模型实现了 94.11%的检测精度和 93.50%的召回率,模型的计算量降低了 17.93%,参数量降低了 15.81%.[结论]研究表明,基于轻量化快速卷积与双向加权特征融合网络(MLF-YOLO)的船舶裂纹检测方法,实现了模型轻量化与较高的检测精度和召回率,结果可为开发自主无人机船舶检测提供参考.

    船舶裂纹检测深度学习轻量化快速卷积注意力机制特征融合数据增强

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    夹芯复合材料板架强度试验及典型节点疲劳试验验证研究

    李功荣谌伟邱屿雷加静...
    107-113页
    查看更多>>摘要：[目的]夹芯复合材料在船舶结构中的应用日益广泛,为保证结构的强度特性,夹芯复合材料结构与钢质主船体之间通常采用螺栓连接,但由于孔周围的局部应力集中及连接位置的边界效应,螺栓连接位置通常为结构最危险的位置,需要进行强度及疲劳校核.[方法]针对一实尺度钢-夹芯复合材料板架结构,通过试验方法和有限元方法对板架在 0.1 MPa均布载荷作用下的强度特性进行研究.通过对比试验测量与有限元计算的结果验证有限元方法的计算精度.基于有限元方法,通过结构应力等效的方式,设计两个等效疲劳试验节点,通过试验方法对钢-夹芯复合材料结构的疲劳寿命进行考核验证.[结果]研究发现,该板架结构在设计载荷下的疲劳寿命满足 500 万次循环的设计要求.[结论]对于大型螺栓连接结构的疲劳问题,可设计等效节点进行疲劳试验,通过结构应力等效的方式进行载荷等效.

    夹芯复合材料螺栓连接节点疲劳试验强度试验

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    面内循环载荷下基于弹性安定临界状态的船体加筋板极限强度预测公式

    崔虎威陈泽民丁启印胡润文...
    114-121页
    查看更多>>摘要：[目的]为准确评估船体结构在循环载荷下的极限承载性能,需考虑载荷的循环属性对船体加筋板极限强度的影响.[方法]采用有限元软件ANSYS,对 200 块T型加筋板和扁钢加筋板开展面内循环载荷下达到弹性安定临界状态的极限强度数值模拟;细致考虑船体加筋板在面内循环载荷下的材料鲍辛格效应、焊接初始变形及残余应力;基于加筋板弹性安定临界状态的非线性有限元数值模拟结果,以加筋板无量纲极限强度作为目标函数,以带板和加强筋的柔度系数作为自变量,提出面内循环载荷下基于弹性安定临界状态的船体加筋板极限强度预测公式.[结果]与非线性有限元模拟结果的比较验证了所提公式的准确性.[结论]所做研究对循环载荷下船体加筋板的极限强度评估具有较好的理论与工程意义.

    面内循环载荷弹性安定船体加筋板极限强度

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    复合壳体水中高静压试验及极限承载能力分析

    罗峰孔祥韶金泽宇王鹏...
    122-130页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在实现在水中高静压环境下对结构应变的准确测试,同时探究复合壳体在水中高静压环境下的极限承载能力大小以及不同初始缺陷的影响.[方法]首先,开展复合壳体水下高静压试验,提出基于高压防护装置的水下高静压 3D-DIC测试方法,获得结构在 15 MPa水压下的应变;然后,将其与有限元模型模拟结果进行对比,验证 3D-DIC测试系统在水中高静压环境下的可行性以及数值模型的正确性;最后,在此基础上针对不同初始缺陷条件对复合壳体极限承载能力的影响开展仿真计算.[结果]结果显示,试验结果与数值仿真结果的平均误差为 5.1%;不同模态下复合壳体的极限承载能力与添加的几何缺陷大小呈二次函数关系,其中,一阶模态下极限承载能力的变化梯度为 1.48～2.12 MPa/mm,三阶模态下极限承载能力的平均变化梯度为 1～4.32 MPa/mm.[结论]3D-DIC测试技术在水中高静压环境下可以对复合壳体进行准确的应变测量.在水中高静压环境下,几何初始缺陷在很大程度上影响复合壳体的极限承载能力,其中三阶模态的影响程度大于一阶模态.

    高静压试验3D-DIC测试系统几何缺陷极限承载能力

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    新型船用复合材料夹芯夹筋厚板损伤行为分析

    童浩袁昱超唐文勇
    131-140页
    查看更多>>摘要：[目的]为解决大厚度碳纤维层合板在船海领域应用难的问题,提出一种由薄板组合成型的夹筋夹芯厚板结构.[方法]首先,基于连续损伤力学理论、二维Hashin失效准则和内聚力单元技术,建立组合厚板有限元分析模型;然后,对比分析组合厚板不同方向的弯曲性能;接着,通过分析胶层和碳纤维增强基复合材料(CFRP)的渐近损伤过程,研究组合厚板在垂直筋方向弯曲过程中的破坏行为和失效机制,并讨论胶接强度对组合厚板损伤行为的影响.[结果]结果显示,相比顺筋方向,组合厚板垂直筋方向的弯曲刚度更高;在垂直筋方向弯曲过程中,筋板与面板界面处的胶层首先会出现损伤,然后在剪切力的作用下迅速扩展,最终形成界面破坏与面板 0°铺层纤维撕裂相互促进的混合失效模式.胶接强度较弱时,胶层先损伤;胶接强度较强时,层合板先损伤.胶层主要承受Ⅱ型和Ⅲ型撕裂模式下的剪切作用,其中顺筋方向的剪切应力是胶层出现初始损伤的主要原因.[结论]研究新型组合厚板在垂直筋方向弯曲过程中的损伤行为,可为大厚度复合材料夹芯夹筋板在船海主承力结构上的推广应用提供技术参考.

    碳纤维大厚度板胶接损伤演化数值模拟

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    CFRP缠绕周向内波纹耐压壳铺层优化设计

    吴润泽孙建亮张旭齐铭方...
    141-147页
    查看更多>>摘要：[目的]为顺应深海潜航器耐压壳结构轻量化、高强度的发展趋势,提出碳纤维复合材料(CFRP)缠绕铝合金周向内波纹耐压壳的结构增强方法,并对其CFRP铺层方式进行优化设计分析.[方法]利用ABAQUS有限元仿真软件,通过改变CFRP铺层参数,根据复合材料层的层间应力分布情况,探究 14 层CFRP铺层下最佳缠绕角度,进而获得最佳铺层方式.并结合相关强度失效准则,对其强度进行校核.[结果]研究结果表明:CFRP增强周向内波纹耐压壳最优缠绕角度为 40°,在铺层方式为(±40° 2/±55° 2/±70° 2/90° 2)时,层间应力分布较为均匀.该结构的强度满足实际使用需求,且其质量更轻.[结论]该结构可减轻深海耐压壳整体质量,推动深海耐压壳设计向轻量化方向发展.

    碳纤维复合材料周向内波纹耐压壳缠绕角度铺层方案

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    非正交加筋对加筋板动刚度的强化作用与均化效应

    汤冬冉茂辉马梓铜王皓...
    148-157页
    查看更多>>摘要：[目的]为开展船舶与海洋工程典型板架结构设计与优化,需探究不同加筋形式对加筋板动力特性的影响.[方法]采用有限元法计算四边固支边界条件下正交加筋板、倾斜加筋板、弯曲加筋板等模型的固有频率与振型,并对比分析这3 种加筋板动力特性的区别与联系,从而揭示加筋形式对板-梁动力耦合特性及加筋板本征动力特性的影响规律.[结果]对比结果表明,倾斜加筋板的固有频率比正交加筋板增加了9%;相较于正交加筋板,倾斜加筋板和弯曲加筋板的动刚度分布更均匀,其中弯曲加筋板的动刚度均化效应更显著;当频率较低时(低于 900 Hz),加强筋的主导程度越高,加筋形式对加筋板动力特性的影响越大.[结论]研究成果可为船舶加筋板的结构设计提供参考.

    加筋板动刚度固有频率振型有限元法加筋形式

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    开圆孔波纹夹层板单向拉伸状态的应力极值优化求解

    王小明姜春萌
    158-165页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究开圆孔无限波纹夹层板单向拉伸状态的应力分布,寻求最不利开孔位置.[方法]采用ANSYS软件子模型方法计算不同开孔位置的应力分布,并用ANSYS软件提供的零阶优化设计方法寻求最大应力集中系数时的开孔位置.[结果]开孔附近的应力分布与网格划分密切相关,最大应力总是出现在芯层板上.开圆孔无限波纹夹层板单向拉伸状态的应力集中系数普遍大于 3,最大可达 4.104.[结论]先整体模型再子模型的应力极值优化分析过程既可以节省计算时间,又可得到较高计算精度,提高优化效率.

    开孔波纹夹层板应力集中孔边应力极值优化求解

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    车辆甲板次要构件多轮印载荷等效与简化方法

    武卓威刘俊王浩张文强...
    166-171页
    查看更多>>摘要：[目的]滚装船车辆甲板承载的轮印载荷数量、作用范围以及与甲板构件的位置关系均不固定,对该类结构进行的分析通常较为繁琐,因此有必要对该类载荷的合理等效和简化进行研究.[方法]以车辆甲板次要构件为研究对象,基于多跨梁模型,分别以局部分布力和等效集中力模拟轮印载荷,对多种结构响应进行对比和分析;随后,将同时作用的多个轮印载荷均转化为集中力时的结构响应变化情况进行分析.[结果]结果表明,对于常见尺寸的车辆甲板,典型轮印载荷的上述等效简化偏安全,且不会引起结构响应的显著变化.[结论]从工程应用角度提出了一种多轮印载荷的合理等效方法,对简化车辆甲板结构设计和校核工作具有积极意义.

    车辆甲板多轮印载荷次要构件结构响应

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    基于表面阻抗测量的声学覆盖层吸声系数测试及修正

    张帆车驰东顾胜健李子杰...
    172-179页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴于采用传统的水声管试验方法测量潜艇声学覆盖层的表面阻抗要求较高,提出一种可简化试验的基于阻抗测量的吸声系数测试方法,并解决阻抗测量中非平面波反射的修正问题.[方法]首先,将覆盖层简化为阻抗率矩阵边界和结合流体边界条件,推导出覆盖层表面不同半径处的速度;然后,通过汉克尔积分变换建立非平面反射波压力与轴向速度的关系,得到修正非平面波反射的吸声系数公式;最后,对模型样品进行数值计算和表面阻抗测量,分别与理论计算和传统的水声管测试方法所得结果相互比较,以验证所提方法的有效性.[结果]数值计算结果表明:实心覆盖层得到的结果与理论结果一致;圆柱空腔结果与理论结果有明显差异.阻抗测量的结果经平面波处理后与水声管试验结果有较大误差,经修正后与水声管试验结果较为吻合.[结论]覆盖层空腔易引起非平面波反射,在阻抗测量中需要予以修正;经修正后的阻抗测量方法得到的吸声系数与传统的水声管试验方法在所关注的频段内一致,且简化了试验,具有一定实践价值.

    声学覆盖层阻抗率矩阵吸声系数

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