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.     

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。     

舰艇发射装置抗冲击性能研究

为研究提高舰艇发射装置抗冲击性能,文章针对舰艇发射装置结构特点,分别采用静G法和时间历程法对其进行抗冲击计算分析。计算结果表明箱体与箱体及箱体与支架的连接处应力较为集中且发射装置对冲击载荷的响应与冲击加载方式和方向有很大关系。在同一冲击载荷下,结构响应特性以横向响应为主。所得分析结论可以对舰艇设备的抗冲击设计提供一定的参考。     

复合材料舵水动力载荷等效施加方法及试验研究

针对复合材料舵水动力载荷的等效施加方法及可行性进行了理论和试验研究。以复合材料双支承舵、悬挂舵为研究对象,以舵叶载荷特性及变形特征为依据,提出了两型舵叶的水动力载荷试验等效施加方法,即双支承舵采用单面多块、悬挂舵采用单面单块加载;并通过有限元仿真分析,分别对两型舵叶在等效载荷与实际载荷作用下的位移、应力分布规律进行对比,验证了载荷等效方法的合理性;进而,制作复合材料悬挂舵模型,并开展了等效载荷下舵叶静强度、刚度特性试验研究,对等效载荷施加方法的可行性进行了验证。     

船舶尾轴架动刚度的测量及应用

采用实验方法对某舰尾轴架进行动刚度测量,得到了前尾轴架的横向动刚度曲线,后尾轴架的横向和纵向动刚度曲线;分析尾轴架的动刚度曲线,可得到尾轴架结构的固有频率.用有限元方法对尾轴架固有频率进行计算,比较表明两结果吻合较好.建立了船舶轴系的有限元模型,轴架支撑处动刚度用广义弹簧-阻尼器系统进行模拟.进行了在横向冲击载荷作用下考虑支承结构动刚度的轴系横向冲击响应计算.     

基于时域分析的设备抗冲击连接件简化方法

[目的]螺栓、柱销作为舰载设备安装的重要连接件,在评估过程中合理简化仿真的方法可显著节约计算成本,提高计算效率。[方法]基于设备抗冲击时域计算方法,选取含有大量螺栓和柱销连接件的某船用电机作为分析对象,首先采用Bushing单元对螺栓、柱销进行模拟,得到在冲击载荷作用下不同阶段设备连接的刚度特性及设备连接的等效动力学模型。然后,对电机进行时域仿真评估,将仿真结果与浮动冲击平台的实验结果进行对比,以验证简化方法的可靠性和有效性。最后,在此基础上分析得到大型设备连接件在冲击载荷作用下的失效评估准则。[结果]结果显示,仿真和试验得到的基础载荷与设备动响应值之间的偏差小于10%,表明简化方法有效、可靠。[结论]研究所得结果可为后续仿真分析提供一定的参考。     

基于晃荡载荷的液舱结构强度研究

通过液舱晃荡载荷的数值模拟与模型试验对比分析,验证数值模拟方法适用于目标船液舱晃荡载荷的计算。基于晃荡载荷数值计算结果,采用2种方法对晃荡冲击载荷简化处理,对目标船液舱进行动力响应分析,并与规范晃荡载荷下液舱结构响应对比分析,得到液舱结构在晃荡冲击载荷作用下的响应和结构强度评估的工程分析方法,为目标船液舱结构设计提供依据。     

适于大型工程结构的移动变载荷等效冲击加载方案研究

为探讨移动载荷作用下的大型工程结构采用标准有限元程序进行动态响应分析的可行性,提出了移动变载荷的冲击等效加载方案,将时变连续移动载荷等效为一系列作用位置及有效作用时间均不同的冲击载荷,加载在有限元模型上进行结构的动态响应分析.以分析移动载荷作用下梁的动态响应为例,验证了该冲击等效加载方案的可行性,分析了积分步长及载荷离散时间步长对计算结果的影响,指出在一个载荷离散时间步长内,采用8个左右的积分步长,可保证计算精度.该等效方案可以拓展到移动载荷作用下的大型结构动态响应有限元分析.     

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。     

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。     

动载荷施加方式对船舶设备—基座系统建模方法的影响

船舶结构动力响应分析中,设备动载荷是通过基座传递到船体板架上的,构成了设备—基座系统。由于设备激振力较难测量,而设备传递到基座面板处的加速度容易测量,因此在实际工程中,按设备力载荷施加与按基座面板传递加速度载荷施加时,针对船体结构动力学响应的等效性研究,以及相关建模方法研究具有重要的应用价值。通过理论推导,分析2种动载荷施加方式对模型建立方法的影响;并针对某实船特定舱段,建立有限元模型,通过比较在设备—基座模型中施加激振力载荷与在单基座模型中施加加速度载荷2种情况下评价点的振动加速度级,验证结论的正确性。研究表明,在低频域内,载荷以加速度输入时,在设备—基座系统的有限元模型中无需考虑设备建模及其质量分布。     

并联型有源滤波器仿真研究

针对并联型有源滤波器提出了一种电流控制新方式,与传统控制方式不同,该方式不需要检测非线性负载中的谐波及无功电流.文章论述了并联型有源滤波器电流控制的等效原理,MATLAB仿真结果表明,省略了检测环节的该控制方法电路结构简单,大大简化了算法的研究,能够更加简单准确地补偿谐波电流,动态响应速度也很快.     

水下冲击波作用下大缩比异化模型的数值模拟

以双层加肋圆柱壳结构为模型,采用数值方法对结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动响应相似性进行研究,在完全几何相似的条件下,在弹性范围内,应用相似规律可将模型实验的结果推广到原型。但由于所有构件尺寸都按同一比例作几何相似,尤其是大缩比时,将导致某些构件(如型材等)的尺寸过小,模型实际建造难以实现,为此,将相似模型作为基础标准形式,根据实际情况对模型进行一定程度的变异,并分别采用了材料等效法和摊板厚法对相似模型进行变异。研究结果表明:材料等效法能较好地通过变异模型反映相似模型结构振动响应特性,但不适合模拟相似模型结构的应力变化;摊板厚法简单易实施,但由于变异模型局部刚度与真实情况不同,将导致实验结果误差过大。     

船用主汽轮机汽缸刚度特性研究

鉴于船用动力设备刚度性能研究较少的现象,采用数值仿真与试验方法,对某型船用主汽轮机汽缸刚度特性开展研究。研究表明,在静力载荷作用下,汽缸的位移变化集中在上下缸体连接处及前后轴承箱连接处,并随着载荷增加呈线性变化规律,越靠近连接部位变化越剧烈;下缸体出口气上沿及前后轴承座垂向位移变化较大,是影响汽缸静刚度的重要位置;对试验数据进行相似变换,可获得实际汽缸的各项参数。     

径向可倾瓦轴承动特性特征参数影响研究

旋转设备的振动激励通过轴系传到结构上,轴承既是引起轴系振动的主要激振力之一,又是轴系到结构的关键传递途径,轴承的支承刚度、阻尼特性等与轴承本身的结构尺寸密切相关。本文根据旋转设备轴系的结构特点,研究分析径向可倾瓦滑动轴承在特征结构参数变化下的主要动态性能。研究发现,轴承的特征参数将影响到轴承工作时的油膜刚度、阻尼系数,在诸多轴承特征参数中,轴承间隙对径向可倾瓦轴承动态性能的影响最为显著,轴承间隙增大将使轴承的刚度阻尼系数同时减小。轴承特征参数对轴承动特性的影响规律研究为旋转机械的轴承转子系统设计提供了理论基础。     

船舶建造焊缝缺陷DRT与常规胶片RT的等效性分析

针对船舶建造中的平对接焊缝,采用不同厚度钢材料母材,分别进行数字射线检测(Digital Radiography Testing, DRT)和常规胶片射线检测(Radiography Testing, RT)的检测技术标准等效性要求对比和检测等效性试验,并对试板焊缝缺陷的DRT和常规胶片RT进行评定。结果表明,DRT与常规胶片RT具有等效性。     

船用双平衡环挠性陀螺仪接头设计准则及力学分析

本文讨论了船用双平衡环挠性陀螺仪接头的设计准则，进行了接头的刚度计算及承载能力和强度分析，从而为设计高精度挠性陀螺仪提供了重要的参考依据。     

某舰尾轴架结构动刚度的实验研究

根据锤击法测量结构动刚度的原理,进行了某舰尾轴架动刚度的测量,得到了前尾轴架横向动刚度曲线、后尾轴架横向和纵向动刚度曲线;分析动刚度曲线,得到了尾轴架的固有频率,此结果与用有限元法对尾轴架进行振动计算的结果比较接近.