三维复杂弹性耦合冲击隔离系统建模研究

针对带弹性筏体和弹性基础的三维复杂弹性耦合冲击隔离系统，综合运用多体动力学理论、结构动力学理论、子结构方法、有限元方法，考虑系统刚体运动与弹性振动的耦合，建立了三维复杂弹性耦合冲击隔离系统的动力学模型；编写计算程序计算系统的固有频率，并与用ANSYS软件建模计算的固有频率和实验值进行比较，结果吻合得较好，通过试验工况下计算的机组加速度响应与实测结果的比较，验证了模型的正确性；最后计算分析系统在三向冲击激励下的动力学响应，为分析浮筏系统的冲击响应控制和参数优化奠定理论基础。     

弹性浮筏系统动力学建模及冲击响应分析

浮筏隔振系统是一种集集中质量,弹簧,阻尼和弹性连续体为一体的复杂动力学系统,被广泛应用于船舶重要设备的振动隔离.本文以多体动力学和结构动力学为理论基础,对弹性浮筏隔振系统进行动力学建模,考虑筏体的刚体运动和弹性变形的耦合,由此推导出整个隔振系统的动力学振动方程.结合具体的算例,求出了弹性浮筏隔振系统的固有频率和对不同冲击激励的响应,指出了筏体的弹性变形对系统动力学性能的影响,揭示了弹性模型的全面性和合理性.该研究可对浮筏系统的优化设计提供理论依据和参考,有一定的工程意义.     

海底悬跨管道在内流影响下的动力响应研究

海底管道是海洋油气工程的重要组成部分.如何保障海底管道的安全是设计和研究人员十分关心的问题之一.本文结合工程实际情况,应用有限元数值模型的耦合计算探讨了内流对海底悬跨管道动力响应的影响.针对水平输油悬跨管道,采用三维弹性动力学方程模拟管道,内部流体采用层流模型.通过在流固边界上反复迭代,进行管道及其内部流体系统的三维流固全耦合计算,得到管流耦合系统的固有频率,并与其它频率计算方法的计算结果进行了比较.同时对冲击载荷和波浪载荷作用下,不同流速内流对海底管道动力响应的影响进行了计算和比较分析.     

水射流冲击作用下船体板架动响应分析

水射流冲击是一个极为复杂的流固耦合问题。目前大多数计算模型都是基于一定的假设,例如流体不可压缩,结构为刚性体等。本文基于三维波动方程,考虑流场可压缩性,计及水弹性的影响,采用双渐进法对流场进行求解,采用Abaqus软件模拟板架结构在水柱冲击下的动响应,实现了流体与板架结构的耦合求解,并分别分析了平板和加筋板在水柱冲击作用下的动响应。数值研究表明,冲击区域的中心处受到较大的瞬态冲击,冲击速度改变了射流冲击载荷的大小,使冲击响应随着冲击速度的增加而增大。而板厚的增加改变了板的刚度,对射流冲击具有良好的抵抗作用。     

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.     

遗传算法在冲击隔离系统优化设计的应用

利用智能遗传算法实现冲击隔离系统的最优化设计。通过遗传算法搜索出隔离系统中最佳的作用力使得此隔离系统的性能达到其极限，即在受到冲击时位移响应最小。计算结果表明这种算法在冲击隔离系统的最优化设计中具有较好的效果。     

船舶浮筏系统的振动及抗冲击特性分析

利用刚体与弹性体结合的分析方法对某船舶浮筏系统的振动及抗冲击特性进行了分析.在多刚体的基础上,建立了浮筏系统振动及冲击响应计算的数学模型.利用在基础受到多向加速度冲击作用下的浮筏系统响应的数值仿真计算,分析了系统的动力学特性以及对于不同波形多向加速度冲击的响应特性.并且采用有限元技术,分析了筏体的振动模态对浮筏系统的影响.     

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。     

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。     

大型LNG船液舱晃荡载荷数值预报和模型试验比较

大型LNG船液舱晃荡冲击载荷的合理预报是液舱结构安全性设计和评估的基础。针对部分装载的LNG船液舱的晃荡载荷开展数值预报方法研究,建立了合理的数值模型和计算方案。通过典型菱形液舱的三维晃荡模型试验,获得LNG液舱在各种运动模式下流体拍击舱壁的冲击载荷特性。在数值计算和对比分析中,首先对舱内液体在各种运动模式下的晃荡固有频率进行了搜索,然后在各个固有频率下进行了变幅值激励和耦合运动激励下的冲击压力计算,得到了不利运动工况下的冲击压力预报结果。数值模拟结果与模型试验结果的比较表明,提出的液舱晃荡数值计算方法能够合理地预报大型LNG船液舱晃荡载荷特征。在此基础上,对各种载液水平和运动模式下大型LNG船液舱内壁的压力分布进行了详细计算,可供液舱围护系统结构设计和安全性评估参考。     

新型气液耦合冲击耗能器的冲击响应特性研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的耗能元件,吸收大量的冲击能量。基于将传统的隔振抗冲元件和新型耗能装置相结合的思想,设计了一种非线性抗冲击系统,在此基础上建立了气液耦合冲击耗能器的数学模型,并对其各参数(运动传递比和气腔有效横截面积)对抗冲击性能(绝对加速度幅值和相对位移幅值)的影响进行了仿真试验分析。研究表明,与线性隔离系统相比,冲击耗能器能够耗散部分冲击能量,提升系统的抗冲击能力;冲击耗能器的参数影响分析为新型耗能器的设计和开发提供了可行的理论依据。     

新型隔振缓冲系统的研究

隔离低频振动,隔振器刚度要求较小,抗冲击刚度要求较大,一般的隔振缓冲系统无法满足要求.为解决这一矛盾,文中在对隔振缓冲系统结构静态特性和动态特性分析的基础上,通过调节结构参数,按设备隔振缓冲的要求,设计了一种既能隔低频又能抗冲击的新型隔振缓冲系统,可广泛用于船舶、车载设备和浮筏的隔振抗冲击中.     

舰船机械设备冲击隔离技术研究进展

本文回顾了舰船设备冲击隔离技术的研究历史,综述了该领域的研究现状,主要包括理论分析方法和试验研究方法,如经验公式方法、动力分析方法、有限元方法、冲击响应谱(SRS)法、动力设计分析方法(DDAM)、冲击隔离优化设计等.     

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。     

船用柴油发电机组的浮筏隔振及其效果分析

为了减小船用机械振动向船体结构的传递,常采用浮筏隔振系统对船舶设备进行集中隔振。文章对某船用柴油发电机组进行了隔振设计并研究其效果,采用有限元软件MSC Patran建立了隔振系统的动力学模型。首先计算得到了各阶模态,然后分析了隔振系统参数变化对隔振效果的影响,最后研究了不同激励对瞬态动力学特性的影响。计算结果表明,浮筏隔振系统的设计满足隔振要求,隔振性能及抗冲击性能良好。     

幂律流体阻尼的隔冲特性研究

基于幂律流体阻尼特性,建立了单自由度冲击隔离系统数学模型,分析了幂律流体的分段阻尼力特性与隔冲耗能特性,并讨论了速度相关指数、固有频率、冲击载荷幅值等因素对系统隔冲性能的影响。研究结果表明:当激励信号产生的流体相对速度较小时,剪切稀化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稠化流体阻尼,流体相对速度较大时,剪切稠化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稀化流体。幂律流体的参数影响分析为幂律流体阻尼器的设计和实际应用提供了一定的参考。     

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。     

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.     

柴油机偏移对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响分析

在工程实际中,常常存在隔振器的刚度中心与其承载的质量中心不重合的情况,从而对隔振系统的抗冲击性能造成一定的影响。本文针对某船柴油机组的隔振系统分别在柴油机纵向和横向偏移情况下,运用ANSYS软件建立了有限元模型,计算分析比较了隔振系统受到基础冲击下机组的位移和加速度响应值,得到一些有意义的结论,对工程实际运用具有一定的参考价值。