水下爆炸下舰艇不同部位冲击环境数值分析

[目的]水下爆炸下的舰艇冲击环境是舰用设备抗冲击设计和评估的基础输入。[方法]采用数值方法研究某型船在水下爆炸下不同位置的冲击环境,流固耦合作用采用二阶双重渐近法(DAA_2)。首先选取不同的阻尼比等参数,然后使用不同安装频率的弹簧振子模拟弹性设备。[结果]研究获得了典型位置处与实船相吻合的冲击谱结果,并验证了DAA_2法的准确性和可靠性。在相同冲击输入下,利用振子计算得到不同安装位置的冲击响应并转换得到冲击环境,分析得到了冲击环境在全船上的分布和衰减规律。[结论]研究结果可为舰船设备抗冲击设计提供参考。     

潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析

[目的]设计冲击谱是舰载设备响应谱抗冲击分析的关键输入条件。为了研究大质量舰载设备安装后的谱跌特性,[方法]以潜艇为例,通过对舱段结构的有限元数值模拟,研究舰载设备在不同连接方式下冲击谱随质量及刚度变化的规律,并与目前广泛采用的国军标GJB 1060.1-91给出的冲击设计谱进行对比。[结果]结果表明:对于单自由度系统,在低频段(位移段)和高频段(加速度段),国军标给出的冲击谱更保守;在中频段(速度段),研究得到的响应谱大于国军标给出的响应谱。对于多自由度系统,依据国军标给出的方法忽略模态间的相互作用将导致计算偏于保守。此外,设备与舱段的连接方式对设备响应谱存在明显影响。[结论]研究得到的各种因素对谱跌特性的影响规律,对潜艇大型设备的抗冲击设计具有借鉴意义。     

舰艇气瓶基座结构抗冲击性能评估方法

[目的]基座结构作为连接潜艇设备与舰体结构的重要构件,其抗冲击性能对于舰艇生命力具有重要影响。使用等效静力载荷进行基座—设备抗冲击考核流程简便、计算效率较高,但其仅在低阶响应为主要破坏模式时精度较高。[方法]为此,以空气瓶—基座结构为分析对象,研究基座结构低阶模态质量占比不同时,等效静载荷考核与DDAM设计谱考核方式之间结构应力的相对误差,对比2种考核方式的应力分布关系,明确静G法抗冲击考核计算的具体适用范围。以潜艇结构实际冲击环境为输入载荷,对比分析动力学设计分析方法(DDAM)设计谱抗冲击考核计算结果与时间历程法考核结果的相对误差。[结果]结果显示,当舰艇设备结构的单阶模态质量占比较大时,使用静G法相较于DDAM谱分析方法具有较高的精度。对于安装于潜艇甲板部位的设备,GJB 1060抗冲击标准中规定的冲击载荷可基本等效为冲击因子0.7工况下且爆源均与基座结构在潜艇同一横截面上时的结构冲击环境。[结论]研究结果可为舰载设备抗冲击考核方法的选择提供一定的参考价值。     

某柴油机基座结构抗冲击计算

利用ANSYS软件建立了某舰船柴油机基座的有限元模型，参照德国军标BV043／85及其他文献所提供的设备冲击谱公式，计算该柴油机基座应承受的垂向冲击载荷，用时间历程法对该柴油机基座进行了抗冲击计算。讨论设备刚性安装和设备弹性安装对基座抗冲击性能，在设备刚性安装的条件下，讨论了基座面板及纵向腹板厚度对基座抗冲击能力的影响。在设备带隔振器安装的情况下，研究隔振器刚度对基座抗冲击应力的变化情况。结果表明，在设备刚性安装的条件下，基座面板厚度对基座整体的抗冲击强度有重要的影响，而设备带隔振器安装显著降低基座在冲击状态下的应力。计算结果为舰船设备基座抗冲击设计打下了基础。     

水下非接触爆炸舰员抗冲击防护地板设计与试验

[目的]为有效保护水面舰船舰员免受水下非接触爆炸所引起的冲击损伤,[方法]在分析水面舰船人员冲击环境和安全限值的基础上,提出舰员抗冲击防护地板设计方法,设计一种具有非线性变刚度力学特性的新型抗冲击弹性地板。在模拟舰船典型中、重度冲击环境的冲击台试验中,对抗冲击弹性地板的防护效果进行验证和评估。[结果]结果表明,抗冲击弹性地板可以衰减88%以上的冲击载荷,能有效降低对舰员的冲击损伤程度。[结论]所做研究可为舰船冲击环境恶劣的部位提供有效的舰员抗冲击防护。     

浮动核电站应急柴油发电机组基座抗冲击分析

船体承受的冲击载荷由基座传递至设备,为保证基座良好的冲击性能,设计合理的基座结构,进行减振器选型,并对基座进行抗冲击分析非常关键。以某型柴油发电机组基座为分析对象,利用Ansys软件建立柴油发电机组基座有限元模型,采用谱分析法和时间历程法进行抗冲击计算,并对这2种计算方法的计算结果进行对比;分析了机组采用弹性安装和刚性安装下对基座抗冲击性能的影响;讨论了减振器刚度对基座抗冲击强度的影响;通过有限元建模和冲击响应分析,对浮动核电站设备和基座的建模方式、抗冲击计算方法具有一定的指导意义。     

一种优化大型浮动冲击平台输入环境的斜挡板结构设计

[目的]为了考核在接近实战条件下舰载设备的抗冲击能力,[方法]设计并建造大型浮动冲击平台(LFSP),增加冲击载荷的斜挡板结构,在4种具有不同配重、爆源距离及爆源布深的标准考核工况下,对非标试验系统LFSP提供的冲击环境开展仿真和水下爆炸标定试验。针对试验测量信号的低频成分进行分析及处理,并与仿真结果进行相似性分析。[结果]获得了LFSP在标准工况下所能提供的考核能力,证明斜挡板结构的建立满足规范冲击环境的横垂比要求。[结论]所得结果拓宽了后续的LFSP标定试验范围,有利于对更多的舰载设备进行抗冲击性能试验考核。     

舰用设备与船体一体化强度评估方法研究

舰载复杂设备与船体之间的弹性耦合效应不可忽略,在进行舰载大型设备抗冲击数值实验时必须确定合理的技术来妥善处理外部冲击环境、舰体结构、局部结构和舰用设备之间的关系。基于主从系统耦合振动理论,以舰用炮塔结构为研究对象,设计多种冲击输入对非一体化与一体化舰炮结构进行抗冲击数值计算,并将计算结果进行对比分析,对舰用设备抗冲击分析方法以及适用范围进行探讨,旨在寻找一套适合我国国情的舰用设备抗冲击的研究方法,为舰用设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

带限位隔振系统冲击响应分析

为提高舰载设备的抗冲击能力,利用ANSYS中的弹簧间隙单元构建有限元模型,通过仿真计算分析限位器刚度参数对隔振系统抗冲击性能的影响,揭示二次冲击问题产生的原因并给出合理建议。研究结果表明:在任一安装间隙下,随刚度比的增加,被隔振设备的相对位移响应逐渐减小,加速度响应迅速增加,二者呈负相关;二次冲击问题不受传统限位器刚度大小影响,但通过合理选用限位器参数或设计新型大阻尼限位结构可有效改善二次冲击的影响,进而提高舰载设备的抗冲击性能。     

宽浅吃水船型冲击环境特性分析

冲击环境预报是对舰载设备进行抗冲击能力评估的重要手段。采用多域耦合数值仿真模拟宽浅吃水船型遭受水下爆炸,计算了全船各典型位置处的冲击响应并转化成冲击环境,从船长、船宽与型深3个主尺度方向进行全船冲击环境特性分析,得到了全船冲击环境的分布与衰减规律。研究结果可为宽浅吃水船型舰载设备抗冲击设计提供载荷输入,同时可为宽浅吃水船型抗冲击设计提供参考。     

舰用典型设备抗冲击能力定量分析

舰用设备抗冲击性能是其技术性能的重要要素之一,正确分析舰用设备抗冲击能力也是开展系统级别抗冲击性能设计、管理、优化的前提。明确了舰用设备抗冲击能力的定义,给出了采用时域模拟法确定舰用设备抗冲击能力定量计算方法。选取某刚性安装的舰用增压锅炉为研究对象,对影响设备抗冲击能力的因素和抗冲击能力值进行了分析。旨在为今后舰船设备抗冲击性能分析提供方法和手段。     

水下爆炸载荷作用下舰船重要设备冲击加速度预报

预报舰船设备在水下爆炸载荷作用下的冲击环境,为选择设备提供依据,利用商用有限元软件MSC.Dytran边界加载的方法对整船响应情况进行仿真。在设备和船体基座之间安装隔振设备,大大提高了设备的抗冲击能力。计算结果对舰船抗爆抗冲击设计具有一定的参考价值。     

舰船弹性安装设备抗冲击设计的“谱跌”问题研究

研究在应用冲击谱进行舰艇设备抗冲击性能设计时,由于基础的弹性引起的冲击谱设计谱值的变化规律.利用二自由度模型简化舰艇设备安装模型,通过对二自由度模型基础冲击谱的分析,得出在设备的自身固有频率处,基础的冲击谱存在峰值的突降.在设备自身固有频率和基础固有频率接近,或设备质量大于0.2倍基础质量时,必须考虑"谱跌"因素的影响.多自由度系统中具有相同的"谱跌"现象和规律.     

重型弹性安装设备非标冲击试验考核方法研究

根据现行的舰船设备抗冲击试验考核标准GJB150.18-86,质量大于2.7 t的重型设备需在标准浮动冲击平台(以下简称浮台)上进行冲击试验考核,合格后方可装舰。对于给定时域冲击载荷的重型弹性安装设备的试验考核,则是一个需要解决的问题。该文首先采用目前描述冲击或作用在设备上的瞬态载荷最为广泛的间接方法即冲击谱方法对此时域载荷进行了描述,并将其与浮台冲击谱进行了比较,采用安装频率处谱值等效的方法来确定时域载荷和浮台冲击谱对考核结果是否具备一致性。接着,对一重型弹性安装设备在浮台上按照设计载荷的要求进行了试验,发现浮台低频段由于气泡脉动的影响在其倍频程处呈现振荡效应,影响设备低频段响应的主要因素包括气泡脉动频率、设备安装频率和气泡驱动因子等。最后,通过设置合理的工况,达到了预期的要求。     

舰船设备冲击隔离特性研究

随着冲击问题越来越多,冲击能量越来越大,冲击控制、冲击隔离问题也越来越引起人们的关注和重视。以某型舰用增压锅炉为计算研究对象,采用时域有限元分析方法．分别对增压锅炉有无隔振抗冲击装置时受到水下爆炸载荷冲击下的响应特性进行数值仿真研究。分析隔振装置对增压锅炉抗冲击性能的影响,旨在为舰船设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

舰船基座抗冲击计算研究

参照德国军标BV043/85[1]及文献[2]的设备冲击谱公式,研究了舰船基座在水下非接触爆炸条件下的冲击载荷,并对某柴油机基座进行了抗冲击计算。文章分别计算了基座在静载荷和冲击载荷作用下的应力及变形,其中冲击计算采用了静G法和时间历程法两种方法。计算结果表明,水下非接触爆炸造成的冲击载荷对舰船基座应力、变形产生重大影响,在基座设计中不容忽视。     

带限位器双层隔振系统的冲击响应研究

通过一种非线性分解,把非线性弹性恢复力分解成一个线性恢复力与一个剩余非线性虚伪力,解决带限位器的非线性冲击隔离系统的冲击响应计算问题.并以一个双层隔冲系统为例,计算分析了限位器刚度和间隙等因素对冲击响应的影响.     

带限位器双层隔振系统的冲击响应研究

通过一种非线性分解，把非线性弹性恢复力分解成一个线性恢复力与一个剩余非线性虚伪力，解决带限位器的非线性冲击隔离系统的冲击响应计算问题。并以一个双层隔冲系统为例，计算分析了限位器刚度和间隙等因素对冲击响应的影响。     

钛合金导流罩结构抗冲击计算

导流罩结构作为舰艇结构重要的首部结构形式,其在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能不容忽视。为研究导流罩结构的抗冲击性能,以某船钛合金导流罩结构为研究对象,应用大型有限元计算软件ABAQUS,建立有限元模型,采用声固耦合法进行水下爆炸数值仿真计算。通过模拟导流罩结构在船上的安装边界条件,设定水下非接触爆炸冲击工况,计算得到了导流罩结构在爆炸冲击载荷作用下的等效塑性应变、位移、加速度等动态响应,并给出了基阵安装位置的频率特性和冲击环境。研究表明,导流罩底部外板为导流罩结构的危险区域,导流罩基阵安装位置处的响应以中低频段为主。     

舰船设备冲击响应计算方法等效性研究

DDAM法和时域模拟法是舰船设备抗冲击性能设计与评估的主要计算方法,两种方法冲击输入载荷条件的等效性和预报结果的等效性直接影响其适用范围.对舰用设备在水下爆炸作用下的冲击环境描述的系统分析,提出了频域计算方法和时域计算方法所要求冲击输入载荷的等效条件.利用算例比较了等效冲击输入下舰用设备冲击响应计算结果的差异,通过定量分析明确了不同计算方法在舰船设备抗冲击性能分析中的适用阶段和范围,为舰船设备抗冲击设计和评估提供参考.