現(xiàn)代艦船的隱身性能占據(jù)了艦船作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)的極大一部分,而桅桿通常因位于艦船最高處導(dǎo)致隱身性能較差。為了適應(yīng)現(xiàn)代海戰(zhàn)的作戰(zhàn)需求,艦用隱身封閉式復(fù)合材料桅桿逐漸代替了傳統(tǒng)的桁架式桅桿。封閉式桅桿的外罩就是天線罩,艦用桅桿天線罩結(jié)構(gòu)大多采用復(fù)合材料夾芯板。夾芯板雖然具有比強(qiáng)度高、比剛度大的特點(diǎn)且減輕桅桿結(jié)構(gòu)的重量,但夾芯板傳遞載荷的能力差、層間性能薄弱、易發(fā)生分層破壞。本文設(shè)計(jì)不同縫合方式去增強(qiáng)夾芯結(jié)構(gòu)層間性能,然后研究縫合方式對(duì)夾芯板基本靜力特性的影響,接著探索了縫合參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的大致影響趨勢(shì)。本文針對(duì)艦用桅桿天線罩設(shè)計(jì)了兩種縫合增強(qiáng)夾芯板,一種是垂向整體縫合夾芯板,一種是斜角整體縫合夾芯板�？紤]到天線罩的濾波特性,夾芯板的面板采用復(fù)合材料纖維增強(qiáng)樹脂板,芯層采用聚合物泡沫材料,在計(jì)算時(shí)將復(fù)合材料面板等效為均質(zhì)材料。論文主要工作內(nèi)容如下:1)總結(jié)國(guó)內(nèi)外封閉式隱身桅桿研究成果,參考典型隱身集成桅桿的結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)有夾芯結(jié)構(gòu)層間增韌技術(shù),提出桅桿天線罩縫合增強(qiáng)夾芯板。結(jié)合現(xiàn)有資源,給出有限元分析方法的大致流程。2)建立垂向整體縫合夾芯板和斜角整體縫合夾芯板的細(xì)觀模型,設(shè)置合理接觸,劃分精細(xì)網(wǎng)格,確保得... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．２瑞典“維斯比”隱形護(hù)衛(wèi)艦（來(lái)源網(wǎng)上）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖｉｓｂｙ?ｃｌａｓｓ?ｃｏｒｖｅｔｔｅ??

?艦用天線罩縫合夾芯板的力學(xué)性能研究???？?ｉ?￣Ｉ?隱身桅桿??－，／＾??？?？：?ｎ?Ｉ?三??圖１．２瑞典“維斯比”隱形護(hù)衛(wèi)艦（來(lái)源網(wǎng)上）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖｉｓｂｙ?ｃｌａｓｓ?ｃｏｒｖｅｔｔｅ??三明治夾芯結(jié)構(gòu)最早起源于２０世紀(jì)４０年代，因其具有質(zhì)量輕、剛度大、隔聲隔熱??性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在船舶、建筑、包裝以及航空航天等領(lǐng)域均有應(yīng)用［１４］。在船舶己有??研究和己應(yīng)用的復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，有桅桿［７］、艙室［１５］和舵［１６－１７］，而桅桿主要利??用復(fù)合夾芯板的力學(xué)性能，其基本構(gòu)造可見(jiàn)圖１．３。對(duì)于夾芯結(jié)構(gòu)形式的桅桿天線罩，其??材料的選擇需根據(jù)材料特點(diǎn)、使用環(huán)境、包括成型工藝等多方面考慮，最好介電常數(shù)較??低［１８］、模量高、強(qiáng)度高、成型工藝簡(jiǎn)單。夾芯結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于船舶甲板的修復(fù)，其面??板材料通常為鋼板、芯層為聚氨酯彈性體［１９］。在破壞的甲板表面鋪設(shè)鋼板和支撐條，??使其空出一部分位置，接著充入聚氨酯。等修復(fù)后的結(jié)構(gòu)固化后，新鋪的面板、聚氨酯??芯層、原甲板表面形成夾芯結(jié)構(gòu)繼續(xù)承載。目前工程中所用到的夾芯結(jié)構(gòu)基本的構(gòu)造形??式是上下兩塊薄面板和粘結(jié)面板的輕質(zhì)芯層。夾芯結(jié)構(gòu)在力學(xué)性能上讓每種材料各展其??長(zhǎng)：外部面板承受外部載荷同時(shí)保護(hù)內(nèi)部芯材不受破壞；芯材在垂直面板方向由一定的??剛度，對(duì)面有支撐作用；中間芯層的輕質(zhì)材料使得外部面板遠(yuǎn)離中性面，所以?shī)A芯結(jié)構(gòu)??的彎曲剛度和強(qiáng)度比同等質(zhì)量的實(shí)體板殼結(jié)構(gòu)大得多。??Ｆｒｅｑｕ＾＾ｃｙ??？?Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ??Ｆｏａｍ?Ｃｏ＾ｅ??Ｍａｒｅｒｉａｉ??圖１．３夾芯材料的桅桿天線罩（來(lái)源網(wǎng)上）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍ

?艦用天線罩縫合夾芯板的力學(xué)性能研宄???嵌入設(shè)各層?ｊ??設(shè)備層ｗ合祕(mì)人線畢??｛???ｉＢＪｋ??圖１．４封閉式桅桿結(jié)構(gòu)效果圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）??Ｆｉｇ．?１．４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｌｏｓｅｄ?ｍａｓｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??英國(guó)海軍最先在１９９２年研制雷達(dá)天線一體化封閉式桅桿（先進(jìn)桅桿技術(shù)ＡＴＭ），??整體采用鋼材以提高承載能力。桅桿頂部為八邊形，逐漸由上至下過(guò)渡至四邊形，使得??桅桿整體與船體完美結(jié)合且提高艦船整體隱身性能。經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，封閉式桅桿技術(shù)逐??漸成型，在２００５年將之成功應(yīng)用于“皇家方舟”號(hào)航母上，如圖１．５所示。??ｔ??＇?■■爭(zhēng)＇??ＡＴＭ??薇紀(jì)，—??圖１．５英國(guó)“皇家方舟”號(hào)航母（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）??Ｆｉｇ．?１．５?ＨＭＳ?Ａｒｋ?Ｒｏｙａｌ?ＩＩ??美國(guó)海軍研制封閉式桅桿的時(shí)間雖然晚了一步，可速度絲毫不減且有后來(lái)者居上的??勁頭。在２００１年美國(guó)徹底掌握了封閉式桅桿設(shè)計(jì)與建造技術(shù)，并在“圣安東尼奧”兩??棲船塢運(yùn)輸艦上成功應(yīng)用。此艦設(shè)置有前后兩個(gè)桅桿均為封閉式隱身桅桿，為變截面八??棱柱，每個(gè)側(cè)面角度均為１０度，有效降低雷達(dá)回波強(qiáng)度。在二十一世紀(jì)，美國(guó)更進(jìn)一??步將桅桿與上層建筑成功集成，此刻艦船的總體作戰(zhàn)性能和隱身性能大幅度提升。??－４－??


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