爱华网舰船结构与材料工程科研团队是海军工程大学“十一×五”优秀科研团队。该团队以海军舰船结构设计和舰船新型材料开发应用为研究方向，以培养海军舰船装备科研和管理人才为主要目标，通过多年的努力，在项目科研、人才培养等方面取得了可喜的成绩，现将科研团队建设及科研成果情况介绍如下：
一、团队带头人
团队带头人朱锡教授，1961年6月出生，1983年毕业于海军工程学院船舶工程专业，获工学学士学位；1986年毕业于海军工程学院船舶结构力学专业，获工学硕士学位；1989年毕业于国防科技大学固体力学专业，获工学博士学位。现任海军工程大学船舶与海洋工程系教授，教研室主任，船舶与海洋结构物设计制造学科和船用材料与应用工程学科博士生导师，中国造船学会力学委员会委员，中国造船学会材料委员会委员，武汉造船学会理事，中国钢结构协会海洋钢结构分会理事，《爆炸与冲击》和《振动与冲击》编委。长期从事教学和科研工作，是军队重点学科“船舶与海洋结构物设计制造”的学术带头人，在船舶工程一级博士学位授权点创立了“船用材料与应用工程”二级学科博士学位授权点，在复合材料结构的理论和实验研究、舰用复合材料结构设计和实船应用，以及舰艇结构复合材料化等方面作出了卓有成效的教学和科研工作。在国内外期刊上共发表学术论文200多篇，编著出版《水面舰艇结构》、《舰艇强度》、《船舶结构力学》、《混沌对科学和社会的冲击》等部委级、海军级教材和专著4部，培养硕士、博士生40多人。近期所写专著《舰艇结构毁伤力学》已通过国防工业出版社2011年国防出版基金评委会的评审，即将由国防出版基金资助出版。
二、团队基本情况
吴梵教授与学生在一起 |
朱锡教授及团队主要成员 |
三、科研项目及成果
多年以来，团队成员在舰船结构与材料工程方面进行了大量的研究工作，主要体现在以下几个方面:
1.舰船结构强度研究
朱锡教授、吴梵教授、梅志远副教授、张振华副教授等在钢质船体结构破坏机理和设计方法方面进行了深入研究，同时在复合材料结构的理论和实验研究、舰用复合材料结构强度设计和实船应用等方面进行了大量研究工作。参与编制了“潜艇非耐压船体结构设计计算规则”国军标；研究了玻璃钢壳体与钢质船体和钢构架的新型连接结构形式；研究了适用于复合材料板壳结构计算理论和计算方法，建立了复合材料层合板结构基于最终层失效的可靠性分析模型。在最终层失效理论基础上，通过概率逐步失效序列来评价结构系统的可靠度和失效概率，这为合理评价复合材料强度，最大限度地发挥层合板结构的性能提供了理论依据。
主持完成了“引俄潜艇中修耐压船体开口方案研究及结构强度计算”、“引俄潜艇深潜研究论证”、“引俄XXX艇内部平面舱壁加强结构模型试验”、“引俄XXX艇耐压结构损伤评估和修复方案研究”、“舰艇甲板大开口与开口群应力分析研究”、“舰艇上层建筑结构轻型化钢模试验研究”、“船体破损剩余强度衡准研究”、“爆炸消除潜艇总段焊缝焊接残余应力实验研究”、“导弹艇武器基座动力响应研究”等部队急需解决的重大科研项目。其中“舰艇甲板大开口与开口群应力分析研究”等多项成果获军队科学技术进步三等奖。
2.水下爆炸对舰船结构毁伤机理研究
张振华副教授在指导学生科研 |
3.舰船结构防护技术研究
本研究主要针对大中型水面舰艇在遭受导弹攻击时的抗毁伤能力以及舰艇的安全性和生命力而提出，其研究成果填补了我国在舰用轻型复合装甲领域的空白。主要承担的科研项目有：
1）驱护舰重要舱室轻型复合装甲结构与工艺研究。该项目确定了某型舰轻型复合装甲的防护目标和防护强度；提出了可提高抗弹性能的防弹板设计基本原理和方法；最终成功研制了高效混杂纤维复合材料FDB-1防弹板，其综合性能达到国际先进水平，价格约为国外同类产品的1/2；设计了以舰体原有结构作为前置钢板，与复合材料防
2）舰用复合装甲系列化研究。该项目针对现代水面舰船重要舱室及重要防护部位的高速破片防护需求，先后开展防护等级划分方法研究、典型轻型复合装甲防护结构（纤维增强复合材料层合板、陶瓷及夹层结构等）在不同防护等级下结构优化设计方法研究、舰用轻型复合装甲适舰性研究等工作，为我国水面舰船轻质高强防护结构设计奠定了良好的研究基础。
3）大型舰船舷侧防护结构与防护机理研究。该项目针对大型水面舰船舷侧水下防雷舱和水上防反舰导弹攻击综合防护结构设计方法展开研究工作。
防弹雷达天线罩模型 |
4.舰船结构复合材料化应用研究
球鼻首导流罩 |
水面舰艇由于反潜作战的需要，通常在球鼻首内安装声呐设备，以便远距离发现敌潜艇。为保证声呐正常工作，球鼻首导流罩一般采用玻璃钢材料制造，并且在导流罩内充满海水，并加8~12米水柱的内压力。声呐导流罩为玻璃钢壳体，船体结构为钢构件，这二者之间的连接为不同种材料之间的连接。导流罩玻璃钢壳体与船体钢构件的传统连接方法是螺钉连接和粘接。采用这种连接方式加工制造的玻璃钢导流罩，在舰艇服役之初并未出现问题，然而服役不久以后，导流罩便无法保持其内水压力，使声呐的正常工作受到严重影响，大大降低了舰艇的反潜作战能力。团队所研制的水面舰艇新型玻璃钢导流罩结构及制作工艺可满足连接结构的强度和水密性，保证了导流罩内声纳的正常工作，研究成果达到国内领先水平。其研究成果已形成装备，在现役多型主战驱护舰等舰艇上得到了推广应用，并获得军队科技进步一等奖。
5.舰船结构与隐身性能研究
如何将新型功能材料如电磁隐身、声隐身、红外隐身材料等用于新型舰船结构是团队成员研究的重点方向之一，新型的功能材料用于舰船结构有大量的问题需要解决，如结构强度问题、海洋环境适应性问题、结构抗冲击性能问题等。
1）声隐身复合材料舵的研究。该项目针对潜艇附体结构的声隐身需求，开展复合材料结构/功能一体化研究工作。课题组于2007年6月完成了舰艇部下达的军内科研项目“新型复合式声隐身舵研究”的鉴定工作，该项目研制了高阻尼夹芯复合材料结构单元，解决了夹芯复合材料结构承载设计方法等关键技术问题，完成了复合材料舵壳夹芯的选材与设计、复合材料舵的结构设计、复合材料舵结构力学性能和声学性能的计算与试验方法研究等，并制作局部舵模型，实验结果表明，该复合式舵模型的声目标强度较金属舵降低5dB以上，为潜艇功能型复合材料附体结构的型号研制，以及关键技术的研究突破等方面奠定了基础。
2）复合材料稳定翼的研究。为有效解决潜艇原钢质稳定翼在工程应用过程中存在的耐腐蚀性差、声学可设计性差的技术难点，科研团队提出钢质骨架/浮体材料填充混杂，表层采用吸声/承载一体化设计的技术方案。目前本单位正在承担某型潜艇的复合材料稳定翼的应用研制任务。
3）复合材料可拆板的研究。该项目针对现役潜艇上层建筑可拆（折）板结构重量大、工艺性差以及声反射强度大等缺点，开展吸声功能型夹层复合材料可拆（折）板装置研究工作，该项研究在国内首次研制出低密度薄层吸声功能型复合材料夹层结构可拆（折）板。该种可拆（折）板选材及夹层结构铺层设计合理；在满足潜艇上层建筑结构强度、刚度及使用要求的条件下，较原有钢质可拆（折）板总重量降低40％以上；在有限厚度内实现了复合材料结构的承载和吸声功能一体化目标。同时，通过发明了折叠式隐形铰链，采用卡口式开启装置和减振降噪措施等，解决了原双铰间隙过大、易产生异常噪声的问题。建立了一套完整的低密度薄层吸声型夹层复合材料结构制作工艺、试验方法和检验评估技术。该课题研究成果达到了国际先进水平，已在现役某新型潜艇上批量应用，并可推广应用于其它型号潜艇，有助于提高我国潜艇的总体性能，具有重要的实用价值和军事意义。
4）舰船结构声隐身机理研究。声隐身是舰船尤其是潜艇结构设计的重要研究内容，团队成员研制的夹芯结构水声吸水复合材料已通过模型对比试验，在保持强度刚度要求的同时，同比可降低声目标强度3-5dB。目前承担国家自然科学基金项目“潜艇复合材料隐身非耐压船体技术”等项目的研究，在进行声隐身材料和结构设计的同时，团队始终着眼国际研究前沿，“声绕射”作为一种新的声隐身研究方向，我们在这方面与清华大学开展了深度的合作，目前已从理论上证明了声绕射隐身层的存在，并在高水平国际期刊上发表论文数篇，下一步将致力于原理模型的研究和实验验证工作。
6.舰船新型材料的开发与应用研究
团队针对舰船战技性能提高的需要，研究了粘弹性阻尼加筋板的振动和阻尼特性，考察了在加筋板结构上加自由阻尼层、加粘弹性梁的情况，分析了粘弹性阻尼材料模量、损耗因子、阻尼层厚度等对结构振动特性的影响规律；在“新型复合材料声隐身舵研究”项目中，研制了基于高阻尼互穿聚合物网络（IPN）的夹芯结构吸声材料，并将部分新型水声吸声材料和结构用于潜艇舵结构的声隐身处理，通过局部1：1模型试验验证，取得很好的声隐身效果，目前该研究方向已得到上级部门的支持，将继续在潜艇稳定翼等部位开展应用研究。
7.舰船结构强度与振动实船试验研究
团队始终坚持“贴近基层，服务国防”的理念，在舰船结构强度与振动检测上展开深入研究，实时调研舰船服役状况，更新测试设备，改进测试方法，承担了大量“舰船结构强度与振动实船试验”的测试任务，为部队和设计部门提供最真实的反映舰船运行状态的参数，为舰船结构的健康监测和设备的良好运转提供技术支撑。
四、人才培养及成果
