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。     

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.     

舰艇导弹发射装置冲击仿真

舰船设备抗冲击性能是评价舰艇生命力的重要因素之一。应用美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法(DDAM),考核舰船甲板设备四联装导弹发射装置的抗冲击性能。通过模态理论分析,导出DDAM方法中的重要概念模态质量。仿真结果表明,四联装导弹发射设备横向冲击位移响应最大,纵向冲击Mises应力最大,并超出材料许用应力范围,抗冲击性能不能满足舰船设备抗冲击考核要求。垂向抗冲击性能和纵向抗冲击性能达到舰船设备抗冲击考核要求。     

弹性隔离安装设备抗冲击设计指标影响因素分析

[目的]舰船弹性隔离系统设备系统的抗冲击标准均是针对隔离系统整体,没有给出设备本体抗冲击设计指标分解方法,限制了装备系统抗冲击论证和研制。[方法]为解决该矛盾,采用有限元分析方法,对弹性安装设备系统冲击环境的主要影响因素进行计算和分析,包括设备重量、重心位置、面积尺寸等,构建集中质量系统来模拟隔离安装的设备本体冲击环境计算模型,并对某双层隔离设备抗冲击指标进行分析计算,给出设备本体的冲击环境。[结果]结果显示,设备重量的影响最显著,并且在基础阻抗更小的甲板区域上,重量的影响效果更明显;重心位置和基座面积尺寸对冲击环境的影响可忽略。[结论]利用提出的分析模型,可实现对标准输入冲击谱的分解,得到弹性隔离安装设备抗冲击设计指标,从而指导后续设备本体抗冲击设计。     

舰用齿轮箱抗冲击能力时域计算

为找出舰船设备的潜在问题或薄弱环节，从而保证舰船的战斗力；以及为避免由于对设备的抗冲击性能不了解即进行冲击试验可能对设备造成的损坏，抗冲击数值模拟分析对于舰用设备是必要的。对舰用齿轮箱抗冲击能力进行时域数值模拟，使用MDT软件建立齿轮箱三维几何模型，利用HyperMesh软件进行前处理以及有限元网格划分，并将有限元模型导入ABAQUS软件，对齿轮箱抗冲击能力进行时域计算。分析数值模拟结果得到了齿轮箱典型部位处冲击响应，总结了齿轮箱抗冲击的一些规律，并找出了齿轮箱结构抗冲击的薄弱环节，为齿轮箱结构优化设计提供了参考。     

两种舰船—飞机耦合系统的降阶建模方法

舰船的运动和甲板的变形，对着舰飞机的冲击载荷会产生影响，而该冲击载荷又会直接影响飞行甲板的变形，因此两者的运动是耦合的，需要把它们作为一耦合系统进行分析。本文对该耦合系统提出了两种降阶建模方法。该方法首先对飞行甲板进行动力缩聚，使其只包含在整个降落过程中会与飞机起落架的运动发生耦合的所有自由度，然后把降阶了的模型与飞机一起建工耦合动力学方程。运用该方法建立起来的动力学方程规模将大大减小。通过对某型号飞机及舰船计算表明，本文提出的方法是可行的。     

大型涡轮机组抗冲击性能数值研究

为找出舰船设备在受冲击时的薄弱环节,保证舰船战斗力,有必要分析舰用设备的抗冲击能力。分析了舰用涡轮机组的抗冲击能力,使用ProE软件建立涡轮机组三维几何模型,并利用HyperMesh软件进行有限元网格划分。将有限元模型导入ABAQUS软件,基于显示求解器对涡轮机组抗冲击能力进行时域计算。结果表明：典型部位轴承的响应更剧烈,压气机主轴的响应则相对复杂,应予以保护;涡轮机组在冲击校核工况下具有足够的安全性,且设备的薄弱环节主要集中在框架与底架搭接处,以及轴承、齿轮啮合齿和连接螺栓处等构件连接部位。     

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。     

两种舰船——飞机耦合系统的降价建模方法

舰船的运动和甲板的变形，对着舰飞机的冲击载荷会产生影响，而该冲击载荷又会直接影响飞行甲板的变形，因此两者的运动是耦合的，需要把它们作为一耦合系统进行分析。本文对该耦合系统提出了两种降阶建模方法。该方法首先对飞行甲板进行动力缩聚，使其只包含有整个降落过程中会与飞机起落架的运动发生耦合的所有自由度，然后把降价了的模型与飞机一起建立耦合动力学方程。运用该方法建立起来的动力学方程规模将大大减小。通过对某型     

多自由度刚体隔振系统冲击响应计算方法

现代舰船设计要求对机械设备隔振系统进行冲击校核。目前,我国舰船设备隔振系统的冲击响应计算主要采用GJB 1060.1-91《舰船环境条件要求——机械环境》中的方法。但该标准给出的多自由度系统动力学模型针对的是多质量且每个质量具有单自由度的系统,而一般隔振系统多为单质量、六自由度系统,因此该模型并不适用于多数实际的隔振系统。以该标准为基础,应用DDAM方法中的三维主模态理论,建立一种单质量、六自由度隔振系统的冲击响应计算模型,可反映出隔振系统的六阶振动模态在冲击响应中的参与程度,从而更准确地描述实际冲击过程。数值算例分析结果表明,与国家军用标准模型相比,采用该模型计算出的机械设备冲击位移响应更小。     

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.     

舰艇设备舱室爆炸冲击响应研究

为提高舰艇舱室及内部设备的抗爆炸冲击能力,应用瞬态分析软件 LS-DYNA分析计算包含大型设备的舰艇舱室内部爆炸冲击响应情况。使用弹塑性金属材料本构模型及 JWL炸药本构模型建立舱室有限元模型后,使用流固耦合算法首先对舱室内爆炸冲击波的传播情况进行计算分析,然后通过设备基座变形和设备基座冲击加速度2个方面对舱室内设备爆炸冲击响应情况进行比较分析,评估舱壁厚度对设备冲击的影响情况。最后得出相关结论,这些结论对舱室内设备的合理布置以及设备抗冲击结构设计有一定的参考价值。     

双波冲击机在减振器冲击试验中应用的可行性分析

简单介绍了冲击试验机的发展概况,重点讨论了双波冲击机的优越性及其在橡胶减振器等船舶设备冲击试验中应用的可行性。利用现有双波冲击机中正波和负波发生系统的数学模型,数值仿真了冲击机的输出波形特征。分析了双波冲击机的试验条件,计算了冲击机在空载工况下的冲击响应谱。仿真结果表明,双波冲击机的冲击响应谱在允许误差范围内,冲击机输出波形符合标准,可以用于冲击试验。     

水下爆炸环境中舰船浮筏装置冲击响应研究

针对舰船所面临的水下爆炸冲击环境,研究了船用柴油发电机组的隔振浮筏系统对于水下爆炸冲击的响应特性.通过建立带有设备以及隔振系统的舰船结构连同周围水介质的有限元分析模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了水下爆炸冲击波在水中的传播及其对船体的流固耦合作用,研究了柴油发电机组、浮筏筏体以及设备基座在爆炸冲击下的动态响应.文中着重分析了不同爆炸冲击因子对船体与浮筏结构的冲击响应的影响,探讨了提高舰船设备抗冲击性能的途径.     

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.     

气泡运动与舰船设备冲击振动关系的试验验证

由于水下爆炸和舰船动态响应的复杂性,对舰船水下爆炸动响应的认识的深刻程度主要来自试验现象和试验数据的分析.由于水下爆炸冲击波和二次压力波早已在水下爆炸试验测量中被发现,因此,在舰船和设备水下爆炸动响应的理论分析和计算过程中只将药包水下爆炸的冲击波作为主要外力,有时也考虑二次压力波的作用.也有人在研究中发现,气泡的运动有时对于舰船设备的运动是重要的.作者于1995年在浮动冲击平台水下爆炸试验中发现"水下爆炸气泡膨胀产生的滞后流是使安装频率为数十赫兹的舰船设备产生冲击振动的主要能源".近年来,发表的水下爆炸气泡运动的研究文献增多,但是,基本没有涉及气泡运动与舰船设备冲击振动的关系.在2003年的圆筒模型水下爆炸试验研究中,作者从另一种角度,用更加简明有力的证据,验证了上述结论.显然,这一发现不仅对于建立正确的理论计算力学模型有重要作用,甚至对于舰船防护的研究乃至水中兵器的研究都有着重要意义.     

人工神经网络在冲击响应计算中的应用

基于人工神经网络在系统辨识和函数拟合方面的优势,以单自由度隔冲系统为研究对象,提取了决定冲击响应的几个参数作为网络输入,以最大响应加速度值和隔振器最大变形量为最终目标参数,采用人工神经网络的方法来计算其冲击响应,实际计算结果表明神经网络方法计算的结果具有较好的精度。     

钢管桩码头地震易损性分析的单自由度模型

结构地震易损性分析的关键是确定结构在不同地震动强度下的反应值。由于需要考虑地震动的不确定性,须对大量地震动记录进行统计分析,特别是直接对码头结构进行抗震分析的情况下,计算量很大。为降低钢管桩码头易损性分析的复杂程度,提出一种可用于码头易损性分析的单自由度模型,该模型采用曲线型骨架线和Masing准则模拟钢管桩码头的恢复力特性。为验证该模型的合理性和有效性,将一个钢管桩码头结构等效为单自由度模型,并基于云图法分别对原型结构和单自由度模型进行了易损性分析,结果表明二者的易损性曲线吻合良好。     

Dynamic response of the non-contact underwater explosions on naval equipment

Shock resistance capacity of the shipboard equipment especially for large ones, has been a strong concern of navies all over the world for a long time. The shipboard equipment have previously generally been studied separate from hull structure before. In this paper the coupling elastic effect between equipment and hull structure is taken into account. With the ABAQUS software, the integrated model of the equipment coupled with the hull structure is established to study the dynamic response of the shipboard equipment to the shock wave load as well as the bubble pulsation load. In order to verify the numerical method, the simulated results are compared to the experimental data, which are from a specific underwater explosion on an actual ship. On this basis, by changing the charge location, attack angle, equipment installation location and other parameters, the characteristics of dynamic response under different conditions can be obtained. In addition, the results of the integrated calculation and the non-integrated one are compared and the characteristic parameters which affect the equipment shock response are analyzed. Some curves and conclusions are obtained for engineering applications, which provides some insights into the shock resistance of shipboard equipment.     

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.