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.     

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。     

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.     

冲击谱谷效应

文中采用实验室试验检验的方法研究了结构受瞬态激励作用的冲击谱谷效应，通过观察放置在非刚性基础上的结构使对这一现象有了一个大致的理解，置于非刚性基础上的结构相当于一个动力减震器，频率为其刚性基础固有频率。为区别普通冲击谱与设计谱和为未来结构给出冲击设计值使用了两处数学模型来提供有用的信息。     

重型弹性安装设备非标冲击试验考核方法研究

根据现行的舰船设备抗冲击试验考核标准GJB150.18-86,质量大于2.7 t的重型设备需在标准浮动冲击平台(以下简称浮台)上进行冲击试验考核,合格后方可装舰。对于给定时域冲击载荷的重型弹性安装设备的试验考核,则是一个需要解决的问题。该文首先采用目前描述冲击或作用在设备上的瞬态载荷最为广泛的间接方法即冲击谱方法对此时域载荷进行了描述,并将其与浮台冲击谱进行了比较,采用安装频率处谱值等效的方法来确定时域载荷和浮台冲击谱对考核结果是否具备一致性。接着,对一重型弹性安装设备在浮台上按照设计载荷的要求进行了试验,发现浮台低频段由于气泡脉动的影响在其倍频程处呈现振荡效应,影响设备低频段响应的主要因素包括气泡脉动频率、设备安装频率和气泡驱动因子等。最后,通过设置合理的工况,达到了预期的要求。     

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.     

摆锤式冲击台与浮动冲击平台冲击动力特性对比试验研究

利用某型泵的摆锤式冲击台冲击试验结果和某大型装备浮台冲击试验结果,对比摆锤式冲击台与浮动冲击平台冲击动力特性。通过2种冲击方式时间历程分析和冲击谱的试验结果的对比分析,发现存在设备通过了冲击试验机试验考核,但是在浮动冲击平台条件下舰载设备不能够满足抗冲击要求的风险。     

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.     

基于声固耦合方法舰船结构冲击响应数值预报研究

相比流固耦合方法,声固耦合方法对于计算非接触爆炸下舰船的冲击响应具有较好的精度.文中基于声固耦合方法,对舰船结构冲击响应进行预报.为了验证该方法的计算精度,以公开发表的实船试验数据为参考,对该方法的数值计算进行了对比分析.在此基础上,以某一典型舰船为例,计算全船冲击谱速度值,并分析其沿纵向和冲击因子变化时的分布规律.通过最小二乘法,拟合建立具有一定通用性的快速预报公式,为舰船结构的抗冲击设计提供参考.     

水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的统计分析

主要分析水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的变化规律。应用ABAQUS软件建立加肋双层圆柱壳有限元分析模型结构，并模拟水下爆炸冲击环境，通过MATLAB／SIMULINK软件对各节点的加速度时历响应值采用冲击谱的方法进行计算，将得到的谱速度值进行统计分析。分析表明，冲击因子能够较为可靠地描述结构冲击环境的强弱程度，但具有一定的局限性。另外，对于所采用的加肋双层圆柱壳模型，在1—500Hz频率范围内，无量纲爆距x〉1．5，等冲击因子C条件下，加肋双层圆柱壳的冲击谱响应环境是等效的。     

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。     

舰艇总体抗冲击设计分析

抗冲击能力是舰艇生命力的重要组成部分。强化舰艇的抗冲击能力,不仅能提高舰艇的抗打击能力,还能提高舰艇的生命力和战斗力。文中介绍了舰艇抗冲击设计的基本原则、流程、抗冲击建造工艺要求和需注意的有关问题,为后期的相关设计研究提供参考。     

水下爆炸荷载作用下水面舰船设备冲击环境预报方法研究

利用MSC.DYTRAN有限元软件,采用冲击谱的描述方法,以舰艇结构加速度响应作为输入,对大型舰船设备在水下爆炸荷载作用下的冲击环境进行数值仿真。在分析该类型舰船设备冲击环境特点的基础上,通过对不同爆炸冲击因子作用下数值仿真结果的对比分析,归纳出爆炸冲击因子与设备冲击环境关系,并给出水面舰船设备冲击环境的预报公式。该预报公式计算结果与采用有限元方法得到的数值计算结果吻合良好。     

深井抗振仪器减振腔的减振仿真设计

深井抗振仪器工作在井下2000~4500m,工作时须承受聚能弹的爆破冲击,因此有效的抗振设计是实现该仪器在恶劣条件下工作的关键。减振腔是抗振仪器的3个减振环节之一,其动力学模型及其特征参数都比较复杂。在减振腔动力学简化模型的基础上,建立减振腔的4层动力学微分方程组,输入各层的等效虎克系数和等效阻尼,采用MATLAB软件对动力学微分方程组的仿真计算,来准确表达系统的输出响应特性。在清华大学力学实验室对减振腔进行了多组冲击载荷实验,试验结果与仿真输出基本一致,证明模型的建立和特征参数设计的正确性。     

局部结构简化对船体冲击响应的影响

为了研究水下远场非接触爆炸中,局部细小结构（开孔和肘板）的简化对舱段冲击响应的影响。选用某油船舱段作为模型,根据不同简化形式建立4个不同的有限元模型,进行对比分析。结果表明：在冲击响应的计算过程中．省略局部细小结构可以保证足够的精度。     

Underwater hydraulic shock shovel control system

The control system determines the effectiveness of an underwater hydraulic shock shovel. This paper begins by analyzing the working principles of these shovels and explains the importance of their control systems. A new type of control system’s mathematical model was built and analyzed according to those principles. Since the initial control system’s response time could not fulfill the design requirements, a PID controller was added to the control system. System response time was still slower than required, so a neural network was added to nonlinearly regulate the proportional element, integral element and derivative element coefficients of the PID controller. After these improvements to the control system, system parameters fulfilled the design requirements. The working performance of electrically-controlled parts such as the rapidly moving high speed switch valve is largely determined by the control system. Normal control methods generally can’t satisfy a shovel’s requirements, so advanced and normal control methods were combined to improve the control system, bringing good results.     

模块化舱室的人员冲击损伤研究

在军用标准的理论基础上,对现有舱室和模块化舱室进行了冲击损伤计算,绘制出不同爆距下舰船服役人员损伤等级的关系曲线。研究结果显示,模块化舱室设计在各种程度损伤下对应的临界爆距均比传统设计舱室结构要小,安全性更强。模块化舱室不仅提高了舰船的抗冲击性能同时也很好的降低了人员的冲击损伤,提高了舰船的生命力。     

美国舰艇抗冲击标准规范研究分析

冲击能给舰艇造成严重的危害,美国等发达国家海军都把提高舰艇的抗冲击性能作为提高其生命力和作战能力的核心内容长期坚持研究和突破。标准规范最能反映出一个国家在一个行业或者领域的技术水平和特点。研究分析国外舰艇抗冲击方面的标准规范,对于吸取外国海军的先进经验进而提高我国舰艇装备抗冲击能力大有裨益。本文对目前世界上舰艇抗冲击技术水平最高的美国海军的主要舰艇抗冲击标准规范进行了研究和讨论,并重点介绍了标准规范中对动力冲击分析审查和批准程序的有关规定,最后透过标准规范总结了美国海军在舰艇抗冲击工作方面的特点。美国海军在舰艇抗冲击工作方面的一些思想和做法值得我们借鉴。     

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。