考虑谱跌的舰载设备冲击响应谱分析法

在舰载机械设备的水下非接触爆炸冲击响应评估和抗冲击设计中,由给定的基础输入运动直接计算,如Duhamel积分,得出的响应谱不能作为谱分析计算输人谱,实际输入谱必须考虑"谱跌"的影响.文中结合-多自由度系统的冲击响应谱分析计算,解释了"谱跌"产生的原理,给出了"谱跌"谱的具体建立方法;运用DDAM对一推进轴系进行了冲击响应计算,得出了各轴承支撑处的最大变形,并提出了考虑推进轴转速条件下的响应谱分析方法;为检验舰载设备的抗冲能力和抗冲设计提供一种途径.     

潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析

[目的]设计冲击谱是舰载设备响应谱抗冲击分析的关键输入条件。为了研究大质量舰载设备安装后的谱跌特性,[方法]以潜艇为例,通过对舱段结构的有限元数值模拟,研究舰载设备在不同连接方式下冲击谱随质量及刚度变化的规律,并与目前广泛采用的国军标GJB 1060.1-91给出的冲击设计谱进行对比。[结果]结果表明:对于单自由度系统,在低频段(位移段)和高频段(加速度段),国军标给出的冲击谱更保守;在中频段(速度段),研究得到的响应谱大于国军标给出的响应谱。对于多自由度系统,依据国军标给出的方法忽略模态间的相互作用将导致计算偏于保守。此外,设备与舱段的连接方式对设备响应谱存在明显影响。[结论]研究得到的各种因素对谱跌特性的影响规律,对潜艇大型设备的抗冲击设计具有借鉴意义。     

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。     

两自由度运动圆柱绕流的离散涡方法模拟

应用离散涡数值方法(Discrete Vortex Method,DVM)对弹性支承的二维圆柱绕流的涡激振动(VIV)问题进行数值模拟,研究单自由度横向运动系统、两自由度系统横向和流向耦合运动这两种模型的计算结果,得到了不同质量比、不同折合速度下的尾涡形状、受力系数和圆柱响应曲线,并分别提取了单自由度和两自由度两种模型所得到的横向振幅进行对比.总结出受质量比和自由度数影响的圆柱响应的变化规律,证实了锁定lock-in现象的发生过程.通过与实验结果的对比,验证了计算结果较为合理和可靠,说明离散涡方法是研究涡激振动问题的有效手段,并且它能够适应高雷诺数下的计算,并且认为圆柱的流向运动对涡激振动起着促进作用,在数值模拟中是应当予以重视的.计算过程采用FORTRAN语言编程实现.     

预应力钢绞线断裂冲击响应谱研究

预应力结构中广泛采用张拉钢绞线施加预应力,预应力钢绞线的突然断裂可能形成很大的卸载冲击力,对剩余结构的位移和内力产生明显影响,目前对此还缺乏深入研究.冲击响应谱法用于分析预应力钢绞线断裂对结构的影响,不仅能够保证工程需要的精度,同时计算量相对时程分析方法要小得多.文中在已知预应力钢绞线断裂失效时间以及对应的索力时程的基础上,通过编程求解预应力钢绞线断裂影响下单自由度结构的动力响应问题,建立预应力钢绞线失效影响的冲击响应谱.首先将常见的矩形激励荷载下的理论冲击谱与程序求解谱作对比,验证了该程序的可行性,然后选取几条最接近试验的卸载曲线,求解不同失效时间和阻尼下的断索冲击响应谱,最后通过数值模拟将反应谱法计算结果与有限元法进行对比.分析结果表明,动力系数会因卸载方式的不同呈现不同的变化趋势,在同一种卸载方式下预应力钢绞线断裂失效时间对冲击响应谱几乎不产生影响,但阻尼对冲击谱的影响比较明显.     

基于时-频域联合计算的打桩船施工作业窗口计算

提出一种基于时-频域联合计算方法的打桩船横摇和抱桩器处垂荡运动幅值分析方法，以及打桩船作业可行性评价流程和方法。该方法能避免在时域下进行极为耗时的浮体动力学方程求解，克服全频域计算中对高斯谱型的依赖，可应用在开敞外海多峰谱型波浪条件下的计算中。通过对比发现，采用时-频域联合计算的船舶运动响应与全时域计算结果较为接近，证明采用时-频域联合计算方法计算船舶3个垂向自由度的运动时，忽略非线性的悬链线系泊系统是可行的。此外，采用基于时-频域联合计算和基于加权平均的打桩船作业可行性判定方法对目标海域的各月理论可施工窗口比例进行计算。     

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。     

基于缩减自由度的状态空间法计算伸缩全回转推进器轴系扭振

根据拉格朗日方程法,给出自由度缩减原理,将具有一个转动自由度的半正定系统缩减一个自由度,转化成正定系统,刚度矩阵不再奇异,采用状态空间法求解系统在时域上的强迫振动响应,其角位移结果能够直观的反映出系统的振动特性,对结果进行比对分析。     

舰艇机械设备冲击响应仿真建模计算方法综述

目前,舰艇机械设备的水下非接触爆炸冲击响应仿真计算评估已成为设备的抗冲强度考核的重要手段和优化设备抗冲设计的重要依据.全面评述了设备冲击动力学仿真建模和响应计算分析的几类方法,主要包括冲击因子法、直接积分法、(增量)模态叠加法、冲击响应谱法、动力设计分析法、有限元及其子结构法、多体动力学法、传递矩阵法等;分析了这些方法用于设备冲击响应仿真计算的理论依据、历史发展和现状以及各自的优劣;对设备联接部位的冲击动力学建模和计算也进行了介绍和总结;最后总结给出了各类方法的适宜应用场合.     

船体结构在垂直发射冲击载荷下的动力响应分析

讨论了导弹发射冲击动力响应分析的一般原理和冲击动力响应分析的方法。以某舰为例,确定了导弹垂直发射的有关工况,计算了导弹发射舱附近环境结构的冲击动力响应,其结果为导弹发射舱环境结构的强度与安全性评估提供了依据。     

破舱稳性新规范探讨

从破舱稳性计算方法出发,对破舱稳性新规范与现行相应的规范进行了比较,对决定破舱稳性的各个因素的变化规律及其对分舱指数的影响做了一定的分析,并通过某集装箱船,总结了提高分舱指数的方法,同时对新规范中一些较难理解的内容做了一定的解析。     

船舶纵向下水试验及支座反力的计算

本文给出了Ａ、Ｂ两船纵向下水的试验结果及支座反力的计算方法，计算结果与试验结果相当吻合，可在校该核纵向下船舶强度时用于确定载荷。     

美标高桩码头抗震计算位移法的对比

从原理和适用性的角度对美标高桩码头抗震计算方法进行对比,着重研究了位移法及其中的替代结构法。对替代结构法中推覆曲线的双折线化方式、阻尼比计算、反应谱衰减等影响因素进行分析。通过推覆分析和替代结构法计算变形能力和地震位移、复核码头抗震性能。结合实际案例,采用反应谱法和替代结构法对某高桩码头结构进行抗震分析。结果表明反应谱法趋于保守,不能反映塑性后的荷载衰减,相比而言替代结构法更为准确。而对于替代结构法,不同的等效阻尼比会较大程度影响地震位移结果。     

基于CSR的散货船主要支撑构件设计分析

基于散货船共同结构规范（CSRBC）的、船长小于150m的散货船,其主要支撑构件（PSM）按CSRBC计算要求的板厚偏大。考虑到CSRBC允许“对于船长小于150m船舶的主要支撑构件的强度校核可通过船级社认可的直接计算强度评估来进行”,该文采用了CCS的直接计算分析软件,以23000dwt散货船为实例,按照其主要支撑构件的实际设计尺寸,对其进行了强度校核,结果表明完全满足衡准要求。因此,这种方法可以作为基于CSR的该类散货船主要支撑构件强度校核的补充。     

自升式钻井平台环境载荷及结构强度

对自升式钻井平台的环境载荷和结构强度进行了介绍。给出了环境载荷的主要组成部分及计算方法,对水动力载荷所引起的动态放大效应和由于平台水平位移而产生的P-DELTA效应加以了说明。针对拖航状态下桩腿承受很大的动力作用,还论述了油田拖航和远洋拖航状态下桩腿强度的计算方法,最后以谱分析方法为例,给出了结构疲劳强度分析的一般步骤。     

满足油船共同结构规范的船体梁剪切强度分析

通过对共同结构规范（CSR）条款的分析,归纳总结了CSR对船体梁剪切强度的具体要隶。采用微分法对剪流以及船体梁承剪能力进行了灵敏度分析,并以某阿芙拉型油船为例,通过直接计算剖面剪流的方法对微分法的计算结果进行了验证,其结果表明微分法的计算令人满意。最后,还就如何对中间／中心纵舱壁承剪构件进行优化设计作了阐述。     

Estimations of on-site directional wave spectra from measured ship responses

In general, two main concepts can be applied to estimate the on-site directional wave spectrum on the basis of ship response measurements: (1) a parametric method which assumes the wave spectrum to be composed by parameterised wave spectra; or (2) a non-parametric method where the directional wave spectrum is found directly as the values in a completely discretised frequency-directional domain without a priori assumptions on the spectrum. The paper outlines the theory of these two concepts, and it is shown how to deal with the speed-of-advance problem for operating ships. In addition, the methods include an equivalence of energy in the governing equations and, as regards the parametric concept, a frequency-dependent spreading of the waves is introduced.The paper includes an extensive analysis of full-scale measurements for which the directional wave spectra are estimated by the two ship response-based methods. Hence, comparisons are made between these estimates and, moreover, the agreement with the corresponding directional wave spectra produced by the wave radar system WAVEX is studied. The agreement between the two methods is reasonable, as well is the agreement between the results of these methods and those of WAVEX. It is difficult to propose one of the ship response-based methods in favour of the other, since they perform equally well.     

非定常螺旋桨表面压力面元法计算

本文建立了非定常螺旋桨势函数面元法的理论方法和数值方法，发展了相应的计算机程序，采用通过迭代实现的非线性压力库塔条件，计算了一常规桨和一大侧斜桨的桨叶表面非定压力，并与测试结果及人的计算结果进行了比较。     

准实时二维MUSIC谱估计方法研究

介绍二维MUSIC算法的基本原理，提出利用求解谱函数的拐点以及变步长搜索方法，提高对谱峰的搜索速度，实现准实时二维谱估计。通过对两种方法的仿真表明，二维MUSIC测向算法的速度得到明显提高。