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.     

利用伪力法计算带限位器的船舶设备隔振系统冲击响应

建立了带限位器浮筏隔振系统的非线性系统模型,利用伪力(pseudo-forces)法计算了带有限位器的浮筏隔振系统模型的冲击响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响.设计制作了带有限位器的浮筏隔振系统试验模型,进行了冲击试验研究.数值计算与试验结果的比较表明,伪力法在计算带限位器的舰船设备隔振系统冲击响应时的适用性和有效性.     

利用伪力法计算带限位器的船舶设备非线性冲击响应

带有限位器的浮筏隔振系统是非线性系统,该文建立了这一非线性系统的模型,利用伪力(pseudo-forces)法计算了带有限位器的浮筏隔振系统模型的冲击响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响.设计制作了带有限位器的浮筏隔振系统试验模型,进行了冲击试验研究,数值计算与实验结果比较表明了伪力法在计算带限位器的舰船设备隔振系统冲击响应时的适用性和有效性.     

基于伪并行改进遗传算法的限位器参数优化

冲击隔离系统限位器参数的优化问题是一个有约束的非线性优化问题，也是一种最困难的优化问题。利用伪并行遗传算法的思想，同时对基本遗传算法进行改造，提出了一种伪并行改进遗传算法（PPIGA），并将其用于冲击隔离系统限位器参数的优化，在优化过程中采用了增量模态叠加法计算冲击响应。作为算例，建立了与试验模型一致的浮筏隔振系统的限位器参数多目标优化模型。计算结果表明，通过优化得到的限位器优化参数能够满足约束条件并实现多目标优化。将增量模态叠加法和伪并行改进遗传算法相结合，解决了冲击隔离系统限位器参数的优化问题，这对于冲击隔离系统的优化设计具有重要的实际意义。     

带限位器的船舶设备非线性冲击响应分析

船舶上的设备安装限位器后，在冲击过程中碰到限位器时刚度发生突变，必需采用非线性方法进行冲击响应分析。文章首先对限位器的冲击刚度进行模拟计算，随后运用一系列的带间隙的弹簧单元逼近限位器的冲击刚度，实现了虚拟非线性冲击响应。     

液氧罐抗冲装置冲击响应仿真分析

采用两种方法对液氧罐抗冲装置在规定的冲击环境下的冲击响应进行仿真分析。首先将液氧罐及抗冲装置所组成的系统作为一个单自由度线性弹簧(含阻尼)——质量系统，根据单个隔振器的冲击刚度及其布置位置，计算出整个系统的冲击刚度，根据给定的冲击环境，计算系统的冲击内应(位移和加速度)。其次采用非线性有限元法计算整个系统的在冲击作用下的瞬态内应，隔振器的参数采用冲击试验得到的位移一抗力曲线，利用非线性弹簧单元及间隙元模拟分别模拟隔振器和限位器，根据给定的冲击环境，采用全积分方法计算液氧罐冲击内应。通过仿真分析为抗冲装置性能参数的确定打下基础，并对抗冲装置的隔冲效果作出评估。     

带限位器的船用浮筏系统冲击响应分析

针对船用浮筏系统在BV043/85舰艇冲击标准规定的冲击载荷下冲击响应较大的问题,以某船用柴油发电机组浮筏隔振系统为例,采用MSC.Nastran对系统进瞬态响应分析,分别计算筏体厚度、结构阻尼、上层限位器间隙变化时的浮筏系统冲击响应,计算结果表明,筏体厚度、结构阻尼、上层限位器间隙对冲击响应结果影响较大,而且上层限位器可以同时限制上、下层隔振器变形量,选择最优的参数值可以使浮筏系统具有良好的抗冲击性能。     

带限位器的隔振系统抗冲击性能分析

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了使设备在受到冲击载荷时不发生过大变形,隔振系统常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,借助于ANSYS软件建立该系统的有限元模型,参考德国联邦国防军舰船建造规范BV 0430/1985标准确定隔振系统的等效冲击载荷谱,并将等效的双半正弦波加速度冲击载荷加载到有限元模型中,应用有限元分析方法分别对有、无限位器的隔振系统在冲击载荷作用下的时域响应特性进行数值仿真计算,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移和绝对加速度时域响应曲线,进一步分析得出使用限位器可以提高舰艇设备抗冲击性能的结论,可用于提高舰艇设备的可靠性设计。     

限位器抗冲击计算

通过对具有无阻尼和有阻尼限位器隔冲系统的冲击响应计算，得到了限位器的主要参数（工作间隙、刚度和阻尼）对系统的抗冲击性能（冲击作用下设备的最大加速度与最大位移）的影响。工作间隙是起决定性的因素，适当的阻尼不仅可以大幅度减少最大位移，也可以减小最大加速度。最后提出了各参数的确定方法。     

带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型研究

[目的]针对在冲击激励作用下带限位器的隔振系统刚度呈非线性变化的问题,开展冲击动力学理论模型及其抗冲击性能研究。[方法]首先,利用分段线性等效思想,建立带分段线性刚度限位器的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型;然后,利用解析法对理论模型进行解析求解,并与不同冲击工况下的有限元法冲击响应进行对比验证。[结果]在不同的冲击工况下,动力学理论模型的解析解与有限元数值解具有高度的一致性。[结论]通过对比分析,验证了带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型及求解方法的准确性,可为带限位器隔振系统的工作原理与性能特点研究提供理论依据。     

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。     

带限位器的冲击隔离器刚度计算模型

用数值方法模拟带限位功能的冲击隔离器一般采用双线性模型,即在限位器发挥作用前计算模型中的刚度为隔离器的冲击刚度,然而,众多研究表明,隔离器的静刚度、动刚度以及冲击刚度3者在数值上存在较大的差异。为探究2种计算方法在计算结果上的差异性,提高隔离器计算的准确性,对带限位器隔振装置的计算方法进行改进,将传统的双线性计算方法加以优化,采用多线性计算方法。建立结构模型,将隔离器以及限位器的接触部分简化为弹簧和阻尼器;选择合适的隔离器,加载与之相适应的冲击环境;对加速度和速度响应分别进行对比分析。得出结论:多线性计算方法与双线性计算方法计算结果有一定差异,多线性计算方法所计算的加速响应峰值较多线性方法有所降低,且振荡次数减少。多线性计算方法所计算的位移响应峰值略小于双线性计算方法的计算值,多线性计算方法使得响应脉宽出现先窄后宽的现象。     

一种新型恒力限位器的隔冲性能研究

针对隔振器和传统的限位器配套使用时会产生二次冲击的问题,基于力的合成法则,设计了一种新型恒力限位装置,建立了相应的恒力限位隔冲系统模型,分析了限位器安装间隙和恒力值对系统抗冲击性能的影响,并与线性限位隔冲系统、无限位线性隔冲系统的冲击响应进行了对比.参数影响分析结果表明对于某一确定的安装间隙,存在一个最优恒力值使得恒力限位隔冲系统的缓冲系数最小.冲击响应的对比分析表明新型恒力限位隔冲系统比传统的线性限位隔冲系统和无限位线性隔冲系统具有更好的抗冲击性能.     

水下非接触爆炸时舰船——坐姿舰员系统仿真模型

本文给出了一个舰船一舰员在受到水下非接触爆炸攻击时的冲击动响应的系统仿真模型。用二阶双渐近似方法对舰船结构在水下爆炸冲击作用时的时域动响应进行理论仿真。然后用非线性四自由度集总参数模型表征坐姿船员，可以进行舰员的时域响应理论仿真计算，这个系统模型对舰艇和舰员安全设计可以起指导作用。     

隔振系统基于折减矩形脉冲的DDAM时域等效算法

与逐步积分法等时域响应计算方法相比，动态设计分析方法（DDAM）在很多船舶设备的冲击响应计算中有一定局限性。为了将DDAM冲击谱转化为时域冲击输入，对时域算法展开研究，分析DDAM的时域等效条件以及参数的影响，总结计算方法，并通过隔振系统冲击算例验证时域等效DDAM的可行性。研究表明，基于折减矩形波脉冲的时域算法能够等效替代DDAM，并克服了DDAM无法解决隔振器限位等非线性冲击计算问题。     

电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击设计研究

舰船设备的抗冲击性能设计直接关系到其是否能够顺利实现实用化.本文针对电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击的设计要求,首先对电磁-气囊主被动混合隔振器进行抗冲击悬挂结构设计并通过仿真和试验获得了混合隔振器的位移载荷特性;其次推导了混合隔振系统中限位器的数学模型并建立了主被动混合隔振系统的多刚体动力学模型,研究了主被动混合隔振系统在冲击载荷下,不同限位器参数对冲击响应的影响.结果表明,所设计的隔振器抗冲击悬挂结构和隔振系统的限位器能够很好地满足舰船设备对抗冲击性能的要求.     

具有刚度非线性双层隔离系统的冲击响应

本文建立了船舶设备双层隔离系统的数字仿真模型，对双层隔离系统的上下两层弹簧刚度非线性进行了冲击响应计算，得到了一种较理想的隔冲模型。     

海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析--系泊浮体主坐标响应的频率特征

采用前文建立的海洋浮体二阶非线性水弹性理论，本文分析了一个弹性系泊浮体在波良中的主坐标响应的频率特性。给出了作用于弹性浮体的锚链系统恢复力刚度系数，在考虑一阶速度势的耦合引起的二阶力以及在高海况条件下浮体作大幅运动时其刚体运动引起的二阶力及瞬时湿表面变化引起的二阶力等成分的前提下，建立了系泊浮体的频率三维线性和非线性水弹性运动方程，同时给出了广义流体力系统的表达形式。计算了系泊浮体水弹性运动的一阶和二阶主坐标，重点讨论了主坐标的频率特征。计算表明系泊浮体不但存在高频弹性谐振，而且存在低频刚体谐振及耦合谐振现象。     

6750箱集装箱船非线性波激振动和颤振响应分析

本文采用三维时域非线性水弹性方法分析了一艘6750箱集装箱船的水弹性响应以及运动和垂向弯矩特征。通过考虑入射波力、静水恢复力、砰击效应的非线性,研究了在恶劣海况下船体的非线性运动和垂向弯矩响应,同时分析了波激振动及颤振对垂向弯矩的影响。数值计算结果表明:(1)非线性入射波力对运动的影响较小,但是对垂向弯矩的影响较大,使得其有明显的倍频成分,同时中垂弯矩显著大于中拱弯矩。另外,非线性入射波力也引起了明显的非线性波激振动;(2)非线性静水恢复力对运动和载荷的影响均较大,但是没有引起明显的非线性响应。非线性计算的垂荡响应小于线性结果,而纵摇和垂向弯矩响应大于线性结果;(3)砰击效应对运动的影响较小,但对垂向弯矩的影响较大,砰击效应引起了显著的船体弹性高频振动,增大了载荷幅值,但是其引起的合成中垂和中拱幅值相差不大;(4)非线性水动力的作用主要引起垂向弯矩的倍频响应,包括倍频可能引起的二节点垂向弯矩弹性共振,而砰击效应主要引起船体二节点垂向弯矩共振;(5)本文的非线性水弹性响应计算结果与Kim给出的数值计算结果吻合很好。     

单、双限位对隔振系统抗冲击特性影响分析

为进一步拓展限位器优化设计理论的研究思路,更好地发挥冲击隔离与限位的功能,利用有限元软件分析了限位类型对带限位隔振系统冲击特性的影响,对带限位隔振系统进行简化,将隔离器、矩形橡胶片、设备分别模拟为弹簧、矩形橡胶片和质量块；通过改变限位类型,对上侧无限位、下侧无限位、双限位的隔振系统分别建立有限元模型；同时对隔振系统施加冲击载荷,并分析设备的加速度响应和隔离器的相对位移响应；最后得到结论,一定条件下,下侧无限位较上侧无限位和双限位的限位模式的隔振效果更好,进一步证明了,上、下限位间隙不对称以及上下限位器刚度不一致的研究具有一定的意义,有助于隔离限位系统的优化设计。