蛋形复合材料耐压壳声目标强度分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20211228.002

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (12): 12-18.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20211228.002

蛋形复合材料耐压壳声目标强度分析

吴健^1,2, 朱庭国³, 李泓运², 王纬波²

1.海军工程大学船舶振动噪声重点实验室,武汉430033;
2.中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室,无锡214082;
3.上海外高桥造船有限公司,上海200137

收稿日期:2021-03-30 出版日期:2021-12-28 发布日期:2022-01-07
作者简介:吴健(1986-),男,博士研究生,高级工程师,主要从事船舶振动噪声控制技术方面的研究,wujian@cssrc.com.cn。
基金资助:
国防科技创新项目(19H86305ZT00200908);国家重点研发计划(2016YFC0304303)

Acoustic target strength analysis of composite egg-shaped pressure hulls

WU Jian^1,2, ZHU Ting-guo³, LI Hong-yun², WANG Wei-bo²

1. National Key Laboratory on Ship Vibration & Noise, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China;
2. National Key Laboratory on Ship Vibration & Noise, China Ship Scientific Research Center, Wuxi 214082, China;
3. Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China

Received:2021-03-30 Online:2021-12-28 Published:2022-01-07

摘要/Abstract

摘要： 为了研究蛋形复合材料耐压壳的水下声目标强度问题,首先以满足强度和屈曲条件的最小厚度蛋形耐压壳为研究对象,采用有限元方法建立声固耦合计算模型,然后分析了材料类型、蛋形系数、复合材料的厚度与缠绕角参数对声目标强度的影响,最后分析了一种带金属封头的蛋形耐压壳的水下声目标强度。研究结果表明,相同外形条件下,复合材料蛋形耐压壳的声目标强度最大值低于钛合金耐压壳;声波沿着蛋形复合材料耐压壳的尖端方向入射时,中高频声目标强度最低且与蛋形系数成反比。建议在深海条件下应用蛋形耐压壳时采用尖端向上的布置方案。

关键词: 声目标强度, 蛋形, 复合材料, 耐压壳, 数值分析

Abstract: In order to study acoustic target strength of underwater composite egg-shaped pressure hulls, the minimum thickness egg-shaped pressure hulls satisfying the strength and buckling condition are taken as research object. An acoustic-solid coupling model of egg-shaped pressure hull is established with finite element method. The influence of design parameters such as material type, egg-shaped coefficient, composite material thickness and winding angle on acoustic target strength is analyzed. Finally, acoustic target strength of egg-shaped pressure hull composed of composite material with metal head is analyzed. The results show that under the same shape conditions, the maximum acoustic target strength of composite egg-shaped pressure hulls is lower than that of titanium. When sound waves incident along the tip direction of egg-shaped pressure hull, medium and high frequency acoustic target strength is the lowest and it is inversely proportional to the egg-shaped coefficient. It is suggested that egg-shaped pressure shell should be arranged with the tip upward in deep sea.

Key words: acoustic target strength, egg-shaped, composite material, pressure hulls, numerical analysis

中图分类号:

TB332

吴健, 朱庭国, 李泓运, 王纬波. 蛋形复合材料耐压壳声目标强度分析[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(12): 12-18.

WU Jian, ZHU Ting-guo, LI Hong-yun, WANG Wei-bo. Acoustic target strength analysis of composite egg-shaped pressure hulls[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(12): 12-18.

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蛋形复合材料耐压壳声目标强度分析

Acoustic target strength analysis of composite egg-shaped pressure hulls

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