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。     

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。     

大型浮筏隔振系统刚体运动模型研究

采用大型浮筏隔振系统对船舶设备进行集中隔振是目前技术发展的趋势,这种系统隔振器数量多且结构复杂,采用有限元模型进行计算效率较低.针对大型浮筏隔振系统的设计需求,建立了系统的六自由度刚体运动模型,适用于计算任意形式隔振系统的各种静态、准静态、刚体模态和冲击响应特性计算,特别适用于大型浮筏隔振系统的方案设计,可大幅提高计算效率.     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象,论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题;计算了整个船舶的模态,通过模态试验验证了有限元模型的可靠性;分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应;模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律.并将浮筏隔振系统和船体作为一体,研究整个船舶结构的冲击响应,所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值.     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象。论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题；计算了整个船舶的模态。通过模态试验验证了有限元模型的可靠性；分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应；模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律。并将浮筏隔振系统和船体作为一体，研究整个船舶结构的冲击响应，所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值。     

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.     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

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.     

舰船甲板等效动力模型分析

舰船甲板作为甲板安装设备的基础,甲板动力模型对设备承受的冲击有很大影响。利用甲板的模态信息,合理的假设条件,提出甲板单自由度等效动力模型和两自由度等效动力模型。应用德国舰船抗冲击规范BV043/85规定的正负三角波载荷,对等效模型和有限元真实甲板模型抗冲击分析,比较了有限元模型和单自由度、两自由度等效动力模型的位移、速度、加速度以及冲击反应谱。结果表明提出的等效动力模型是正确的。两自由度等效动力模型较之单自由度等效动力模型,能更加真实反映甲板高频特性。     

泡沫铝冲击吸能器应用设计

提出了采用泡沫铝冲击吸能器来进行舰船设备限位,研究了舰船隔振装置中泡沫铝冲击吸能器的定量化设计方法,给出了泡沫铝冲击吸能器参数的理论设计计算方法和设计计算流程,并将泡沫铝冲击吸能器理论量化设计方法和设计计算程序用于船舶单层隔振装置实例泡沫铝冲击吸能器的理论设计.针对单层隔振装置计算模型,采用设计计算方法确定了泡沫铝冲击吸能器的参数.     

船舶辅机的隔振设计及船体耦合振动分析

为了减小船舶的振动与噪声,对某船用空压机组进行了浮筏隔振装置的设计,其中包括隔振参数的确定以及筏体结构的设计等。通过建立隔振系统的有限元模型,分析了该系统的动力学特性,包括振动模态、振动传递率以及对于冲击的响应。为了揭示实船隔振系统的规律,将空压机组浮筏装置的有限元模型拓展到全船,分析了隔振装置装船后的耦合振动模态,讨论了船舶结构的振动对浮筏系统隔振效果以及冲击响应的影响。在此基础上,探讨了提高船舶辅机浮筏隔振系统动力学性能的途径。     

基于模糊神经网络的海浪中舰船多自由度运动建模方法研究

基于切片理论计算在诸规则波中的舰船多自由度运动响应，并以此为样本训练模糊神经网络，最终建立起一种新的舰船在随机波浪中的多自由度运动模型，并通过算例验证该方法的实用性和可靠性。     

含负刚度动力吸振的混合隔振系统振动冲击响应特性分析

[目的]针对舰船大型机械设备振动冲击隔离对高传递损失减振抗冲元器件的需求,[方法]基于负刚度动力吸振机理,构建一种含负刚度(NS)元件的动力吸振器(DVA)混合隔振系统。建立刚性基础上的无量纲动力学模型,在激励力作用下,运用不动点法获得隔振系统最优传递时的最优刚度比和阻尼比。基于龙格—库塔(Runge-Kutta)方法研究不同冲击脉宽下具有最优参数的隔振系统在基础激励下的冲击响应,并与传统动力吸振器的冲击响应进行比较分析。[结果]结果表明:在一定参数下,该混合隔振系统具有无谐振峰的传递特性;在不同脉宽下,其冲击加速度响应和相对位移均比传统动力吸振器的要小。[结论]所提含负刚度动力吸振的混合隔振系统可为大载荷、高传递损失的减振抗冲器设计提供一种新思路。     

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.     

带泡沫铝冲击吸能器的单层隔振系统隔冲效果评估

首先对舰船单层隔振系统中引入泡沫铝冲击吸能器进行了冲击试验,综合考虑最大加速度和最大相对位移2个影响舰船设备防护的重要指标,提出4个隔冲效果评估指标对该隔冲系统进行隔冲效果评估。实现了对舰船设备带泡沫铝冲击吸能器的单层隔振系统隔冲效果的有效评估,为泡沫铝冲击吸能器的选材、结构设计及工作间隙设计提供了指导依据。     

船舶隔振系统的磁流变隔振器设计

船载机械设备种类非常多,机械设备的运转会造成船体的振动,此外,海浪的冲击作用以及螺旋桨的运转也会造成船体的振动,船舶振动会影响船载精密设备的运行状态,甚至对机械结构造成破坏,因此,有必要对船舶的隔振系统进行研究。本文重点应用的一种隔振手段是磁流变隔振器,这种隔振器基于磁流变弹性材料,本文重点介绍了船舶的振动模型以及磁流变隔振器的隔振原理,并基于有限元分析软件Abaqus对隔振系统的模态进行了分析和仿真。     

并联六自由度机构在舰船装备动态环境模拟中的应用

船舶在海上航行的运动状态具有很多不确定性,会发生俯仰、偏转和横向摆动等多种运动,这种动态环境对船载机械设备的正常运行有许多不利影响。多自由度摇摆平台结合伺服液压系统和机械传动系统,在平台稳定性和动态性能上表现突出。本文利用并联六自由度机构,设计一种模拟舰船动态环境的摇摆平台,该平台可实现纵摇、横摇和上下升沉复合摇摆状态控制。     

舰船分散中间质量隔振系统振动特性建模

为探究中高频扰动下舰船隔振系统多维隔振的能量波动特性,考虑隔振器的分布参数特性和基础柔性,基于该动力耦合系统中子系统结构的导纳矩阵,推导系统能流传递函数,建立了复杂激励下分散中间质量隔振系统的分布参数解析模型。联系当前舰船隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究了中间结构的波动效应、隔振器驻波及中间质量与机器质量比对系统振动能量传递的影响机理。分析表明,分散中间质量避免了中间结构的波动效应,降低了子系统间发生动力耦合的可能性;分散中间质量隔振系统可以明显降低目标频段隔振器驻波发生的几率,改善了高频隔振效果;在兼顾舰船设计空间和重量的要求下,适当增大分散中间质量可以拓宽该系统的有效隔振区间。