项目名称: 舰艇宏观负泊松比效应减振及防护结构机理与优化设计方法

项目编号: No.51479115

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 其他

项目作者: 杨德庆

作者单位: 上海交通大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 减振降噪与抗爆设计是提高舰艇隐身性及生命力的重要方法,舰艇常规减振与防护结构较难对抗高速导弹和新型声纳。本课题在结构型式、减振抗爆材料和设计方法等方面创新,提出宏观负泊松比效应舰艇减振及舷侧抗爆防护结构。该类结构由具有负泊松比效应的蜂窝胞元组成,利用压阻效应及多孔材料吸能效应,实现结构高效减振和对爆冲能量的吸收。课题探索这种新型结构与宏观负泊松比效应、压阻效应、多孔吸能效应间的力学耦合机理、设计理论和验证技术,并探讨高性能胞元拓扑构型优化方法、负泊松比结构制造与测试验证等。建立考虑抗爆与减振指标,针对负泊松比蜂窝胞元拓扑构型、几何、材料选择、胞壁及面板厚度等变量的综合优化设计模型,通过数值模拟与实验,论证新型结构特殊优越性,模拟反舰武器对新型舷侧防护结构毁伤过程,探讨实现负泊松比浮筏和基座隔振性能优化设计等。课题成果将为未来舰艇新型减振和防护结构理论的建立提供基础支撑。

中文关键词: 舰艇;负泊松比;振动;防护结构;优化设计

英文摘要: Vibroacoustics reduction and anti-blast defensive structure design are important contents for the improvements on stealth performance and survivability of warships.The conventional designed naval ships on vibroacoustics and defensive structures can not withstand the threaten of new anti-ship missiles and sonars. Innovations in structure forms, special anti-blastic and vibroacoustic materials and design methods will be the possible solutions. In this project, a novel vibration reduction mounting and a broadside defensive structure with auxetic effect are proposed. These new structures are consist of re-entrant honeycomb cells with negative Poission's ratio, and identation resistance effect and energy absorption effect of porous materials are utilized for vibration reduction and anti-blast. The mechanism, optimal design methods and experimental technology on novel auxetic vibration reduction and broadside defensive structures are conducted, including coupling relations among auxetic effect and identation resistance effect and energy absorption effect of porous materials and performance of anti-blast, topology optimization of honeycomb cell,and test method.The comprehensive optimization design models considering anti-blast and stealth performance are established with topology, geometry, materials selection and thickness of honeycomb cells and thickness of panels as design variables. The influences and effects of the above design factors on the vibration reduction and anti-blast performance are explored through numerical and experimental study, the process of anti-ship missile impacting and penetrating broadside defensive structure, measuring on vibration reduction effect of novel floating isolation raft. The results of the project will broaden theory and design methods of new vibration reduction and defensive structure design for naval ships.

英文关键词: naval ships;auxetic;vibration;defensive structure;optimization design

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