舰用天线罩缝合夹芯板的力学性能研究
发布时间：2021-02-08 02:14
现代舰船的隐身性能占据了舰船作战优势的极大一部分,而桅杆通常因位于舰船最高处导致隐身性能较差。为了适应现代海战的作战需求,舰用隐身封闭式复合材料桅杆逐渐代替了传统的桁架式桅杆。封闭式桅杆的外罩就是天线罩,舰用桅杆天线罩结构大多采用复合材料夹芯板。夹芯板虽然具有比强度高、比刚度大的特点且减轻桅杆结构的重量,但夹芯板传递载荷的能力差、层间性能薄弱、易发生分层破坏。本文设计不同缝合方式去增强夹芯结构层间性能,然后研究缝合方式对夹芯板基本静力特性的影响,接着探索了缝合参数对结构的大致影响趋势。本文针对舰用桅杆天线罩设计了两种缝合增强夹芯板,一种是垂向整体缝合夹芯板,一种是斜角整体缝合夹芯板。考虑到天线罩的滤波特性,夹芯板的面板采用复合材料纤维增强树脂板,芯层采用聚合物泡沫材料,在计算时将复合材料面板等效为均质材料。论文主要工作内容如下:1)总结国内外封闭式隐身桅杆研究成果,参考典型隐身集成桅杆的结构形式和现有夹芯结构层间增韧技术,提出桅杆天线罩缝合增强夹芯板。结合现有资源,给出有限元分析方法的大致流程。2)建立垂向整体缝合夹芯板和斜角整体缝合夹芯板的细观模型,设置合理接触,划分精细网格,确保得...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２瑞典“维斯比”隐形护卫舰（来源网上）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖｉｓｂｙ?ｃｌａｓｓ?ｃｏｒｖｅｔｔｅ??
?舰用天线罩缝合夹芯板的力学性能研究???？?ｉ?￣Ｉ?隐身桅杆??－，／＾??？?？：?ｎ?Ｉ?三??图１．２瑞典“维斯比”隐形护卫舰（来源网上）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖｉｓｂｙ?ｃｌａｓｓ?ｃｏｒｖｅｔｔｅ??三明治夹芯结构最早起源于２０世纪４０年代，因其具有质量轻、刚度大、隔声隔热??性能优良等特点，在船舶、建筑、包装以及航空航天等领域均有应用［１４］。在船舶己有??研究和己应用的复合夹芯结构构件中，有桅杆［７］、舱室［１５］和舵［１６－１７］，而桅杆主要利??用复合夹芯板的力学性能，其基本构造可见图１．３。对于夹芯结构形式的桅杆天线罩，其??材料的选择需根据材料特点、使用环境、包括成型工艺等多方面考虑，最好介电常数较??低［１８］、模量高、强度高、成型工艺简单。夹芯结构也可应用于船舶甲板的修复，其面??板材料通常为钢板、芯层为聚氨酯弹性体［１９］。在破坏的甲板表面铺设钢板和支撑条，??使其空出一部分位置，接着充入聚氨酯。等修复后的结构固化后，新铺的面板、聚氨酯??芯层、原甲板表面形成夹芯结构继续承载。目前工程中所用到的夹芯结构基本的构造形??式是上下两块薄面板和粘结面板的轻质芯层。夹芯结构在力学性能上让每种材料各展其??长：外部面板承受外部载荷同时保护内部芯材不受破坏；芯材在垂直面板方向由一定的??刚度，对面有支撑作用；中间芯层的轻质材料使得外部面板远离中性面，所以夹芯结构??的弯曲刚度和强度比同等质量的实体板壳结构大得多。??Ｆｒｅｑｕ＾＾ｃｙ??？?Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ??Ｆｏａｍ?Ｃｏ＾ｅ??Ｍａｒｅｒｉａｉ??图１．３夹芯材料的桅杆天线罩（来源网上）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍ
?舰用天线罩缝合夹芯板的力学性能研宄???嵌入设各层?ｊ??设备层ｗ合祕人线毕??｛???ｉＢＪｋ??图１．４封闭式桅杆结构效果图（图片来自网络）??Ｆｉｇ．?１．４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｌｏｓｅｄ?ｍａｓｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??英国海军最先在１９９２年研制雷达天线一体化封闭式桅杆（先进桅杆技术ＡＴＭ），??整体采用钢材以提高承载能力。桅杆顶部为八边形，逐渐由上至下过渡至四边形，使得??桅杆整体与船体完美结合且提高舰船整体隐身性能。经过多年研发，封闭式桅杆技术逐??渐成型，在２００５年将之成功应用于“皇家方舟”号航母上，如图１．５所示。??ｔ??＇?■■争＇??ＡＴＭ??薇紀，—??图１．５英国“皇家方舟”号航母（图片来源网络）??Ｆｉｇ．?１．５?ＨＭＳ?Ａｒｋ?Ｒｏｙａｌ?ＩＩ??美国海军研制封闭式桅杆的时间虽然晚了一步，可速度丝毫不减且有后来者居上的??劲头。在２００１年美国彻底掌握了封闭式桅杆设计与建造技术，并在“圣安东尼奥”两??栖船坞运输舰上成功应用。此舰设置有前后两个桅杆均为封闭式隐身桅杆，为变截面八??棱柱，每个侧面角度均为１０度，有效降低雷达回波强度。在二十一世纪，美国更进一??步将桅杆与上层建筑成功集成，此刻舰船的总体作战性能和隐身性能大幅度提升。??－４－??
本文编号：3023207
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２瑞典“维斯比”隐形护卫舰（来源网上）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖｉｓｂｙ?ｃｌａｓｓ?ｃｏｒｖｅｔｔｅ??
?舰用天线罩缝合夹芯板的力学性能研究???？?ｉ?￣Ｉ?隐身桅杆??－，／＾??？?？：?ｎ?Ｉ?三??图１．２瑞典“维斯比”隐形护卫舰（来源网上）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖｉｓｂｙ?ｃｌａｓｓ?ｃｏｒｖｅｔｔｅ??三明治夹芯结构最早起源于２０世纪４０年代，因其具有质量轻、刚度大、隔声隔热??性能优良等特点，在船舶、建筑、包装以及航空航天等领域均有应用［１４］。在船舶己有??研究和己应用的复合夹芯结构构件中，有桅杆［７］、舱室［１５］和舵［１６－１７］，而桅杆主要利??用复合夹芯板的力学性能，其基本构造可见图１．３。对于夹芯结构形式的桅杆天线罩，其??材料的选择需根据材料特点、使用环境、包括成型工艺等多方面考虑，最好介电常数较??低［１８］、模量高、强度高、成型工艺简单。夹芯结构也可应用于船舶甲板的修复，其面??板材料通常为钢板、芯层为聚氨酯弹性体［１９］。在破坏的甲板表面铺设钢板和支撑条，??使其空出一部分位置，接着充入聚氨酯。等修复后的结构固化后，新铺的面板、聚氨酯??芯层、原甲板表面形成夹芯结构继续承载。目前工程中所用到的夹芯结构基本的构造形??式是上下两块薄面板和粘结面板的轻质芯层。夹芯结构在力学性能上让每种材料各展其??长：外部面板承受外部载荷同时保护内部芯材不受破坏；芯材在垂直面板方向由一定的??刚度，对面有支撑作用；中间芯层的轻质材料使得外部面板远离中性面，所以夹芯结构??的弯曲刚度和强度比同等质量的实体板壳结构大得多。??Ｆｒｅｑｕ＾＾ｃｙ??？?Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ??Ｆｏａｍ?Ｃｏ＾ｅ??Ｍａｒｅｒｉａｉ??图１．３夹芯材料的桅杆天线罩（来源网上）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍ
?舰用天线罩缝合夹芯板的力学性能研宄???嵌入设各层?ｊ??设备层ｗ合祕人线毕??｛???ｉＢＪｋ??图１．４封闭式桅杆结构效果图（图片来自网络）??Ｆｉｇ．?１．４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｌｏｓｅｄ?ｍａｓｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??英国海军最先在１９９２年研制雷达天线一体化封闭式桅杆（先进桅杆技术ＡＴＭ），??整体采用钢材以提高承载能力。桅杆顶部为八边形，逐渐由上至下过渡至四边形，使得??桅杆整体与船体完美结合且提高舰船整体隐身性能。经过多年研发，封闭式桅杆技术逐??渐成型，在２００５年将之成功应用于“皇家方舟”号航母上，如图１．５所示。??ｔ??＇?■■争＇??ＡＴＭ??薇紀，—??图１．５英国“皇家方舟”号航母（图片来源网络）??Ｆｉｇ．?１．５?ＨＭＳ?Ａｒｋ?Ｒｏｙａｌ?ＩＩ??美国海军研制封闭式桅杆的时间虽然晚了一步，可速度丝毫不减且有后来者居上的??劲头。在２００１年美国彻底掌握了封闭式桅杆设计与建造技术，并在“圣安东尼奥”两??栖船坞运输舰上成功应用。此舰设置有前后两个桅杆均为封闭式隐身桅杆，为变截面八??棱柱，每个侧面角度均为１０度，有效降低雷达回波强度。在二十一世纪，美国更进一??步将桅杆与上层建筑成功集成，此刻舰船的总体作战性能和隐身性能大幅度提升。??－４－??
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