舰船基座抗冲击计算研究

参照德国军标BV043/85[1]及文献[2]的设备冲击谱公式,研究了舰船基座在水下非接触爆炸条件下的冲击载荷,并对某柴油机基座进行了抗冲击计算。文章分别计算了基座在静载荷和冲击载荷作用下的应力及变形,其中冲击计算采用了静G法和时间历程法两种方法。计算结果表明,水下非接触爆炸造成的冲击载荷对舰船基座应力、变形产生重大影响,在基座设计中不容忽视。     

舰艇导弹发射装置冲击仿真

舰船设备抗冲击性能是评价舰艇生命力的重要因素之一。应用美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法(DDAM),考核舰船甲板设备四联装导弹发射装置的抗冲击性能。通过模态理论分析,导出DDAM方法中的重要概念模态质量。仿真结果表明,四联装导弹发射设备横向冲击位移响应最大,纵向冲击Mises应力最大,并超出材料许用应力范围,抗冲击性能不能满足舰船设备抗冲击考核要求。垂向抗冲击性能和纵向抗冲击性能达到舰船设备抗冲击考核要求。     

DDAM与SRS对舰船甲板设备抗冲击考核对比研究

在舰船设备抗冲击考核中比较冲击响应谱(SRS)法与动态设计分析法(DDAM),找出应用SRS方法的注意事项,可用于指导舰船设备抗冲击规范的制订.通过分析结构动力学基底剪力有效振型质量的概念,指出模态质量与基底剪力有效振型质量有相同的定义和物理意义.基于水面舰艇导弹发射设备支架-箱体结构的抗冲击性能分析,分别应用SRS和DDAM方法,对其进行抗冲击考核.由于SRS方法没有考虑设备弹性基础引起的谱跌效应,过高地规定了设备的抗冲击指标,引起考核误差.SRS算法的误差与设备的模态质量大小有关.     

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。     

某柴油机基座结构抗冲击计算

利用ANSYS软件建立了某舰船柴油机基座的有限元模型，参照德国军标BV043／85及其他文献所提供的设备冲击谱公式，计算该柴油机基座应承受的垂向冲击载荷，用时间历程法对该柴油机基座进行了抗冲击计算。讨论设备刚性安装和设备弹性安装对基座抗冲击性能，在设备刚性安装的条件下，讨论了基座面板及纵向腹板厚度对基座抗冲击能力的影响。在设备带隔振器安装的情况下，研究隔振器刚度对基座抗冲击应力的变化情况。结果表明，在设备刚性安装的条件下，基座面板厚度对基座整体的抗冲击强度有重要的影响，而设备带隔振器安装显著降低基座在冲击状态下的应力。计算结果为舰船设备基座抗冲击设计打下了基础。     

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.     

基于遗传算法改进的DDAM风机隔振装置抗冲击仿真实验

GJB-1060.1-91中舰船设备抗冲击性能动态设计分析方法(DDAM)是通过设备的应力评估其抗冲击性能,不能满足特定场合需要通过加速度响应评估设备抗冲击性能的需求。基于DDAM方法设计了船舶风机双层隔振装置的冲击谱,通过遗传算法和改进的递归数字滤波法得到冲击谱相应的时域信号,并进行了验证。结果表明,合成的时域冲击信号转换后的冲击谱与DDAM方法设计的冲击谱有很好的一致性,并且隔振系统在时域冲击信号和冲击谱激励下的最大应力误差为9.1%。基于冲击谱的时域信号计算了船舶风机双层隔振装置的应力和加速度冲击响应,拓展了GJB-1060.1-91中舰船设备抗冲击性能分析方法的工程应用。     

舰载雷达TR组件冲击计算方法分析

为满足舰载雷达的关键部件TR组件抗冲击和轻量化设计要求,采用DDAM和时域模拟法分别对TR组件进行冲击计算分析.由计算结果可知,2种冲击计算方法得到的应力分布区域和危险区域基本一致,3个冲击方向上最大应力均位于其后侧导向销上,且应力值均小于相应材料的屈服强度,垂向冲击应力最大,时域模拟法计算应力值小于DDAM,但计算时间明显高于DDAM.此外,通过分析TR组件冲击应力分布情况,提出了结构优化改进建议.对于TR组件这种位于舰船桅杆区重量控制严格的舰载设备,建议采用计算精度高且计算结果完善合理的时域模拟法代替DDAM进行冲击计算分析.研究结果可为舰载设备抗冲击轻量化设计提供理论支撑.     

浮动核电站应急柴油发电机组基座抗冲击分析

船体承受的冲击载荷由基座传递至设备,为保证基座良好的冲击性能,设计合理的基座结构,进行减振器选型,并对基座进行抗冲击分析非常关键。以某型柴油发电机组基座为分析对象,利用Ansys软件建立柴油发电机组基座有限元模型,采用谱分析法和时间历程法进行抗冲击计算,并对这2种计算方法的计算结果进行对比;分析了机组采用弹性安装和刚性安装下对基座抗冲击性能的影响;讨论了减振器刚度对基座抗冲击强度的影响;通过有限元建模和冲击响应分析,对浮动核电站设备和基座的建模方式、抗冲击计算方法具有一定的指导意义。     

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。     

利用DDAM方法分析舰用增压锅炉抗冲击特性

舰用设备的抗冲击能力关系到舰船生命力,是舰船抗冲击研究的重点.文中对动态设计分析方法(DDAM)进行详细介绍,采用DDAM对某舰用增压锅炉进行抗冲击分析,计及增压锅炉不同工作状态下内压变化对冲击响应的影响,计算结果得到了增压锅炉的抗冲击特性,表明工作状态使设备抗冲击能力降低,但DDAM分析工作应力对冲击响应的影响比较保守.本文旨在对舰用设备抗冲击分析设计提供参考.     

正负三角波在舰艇抗冲击设计中的应用

前联邦德国国防军舰建造规范BV043/85规定,由冲击反应谱转换到正负三角波载荷,加载该载荷考核舰船设备抗冲击性能。文中通过理论推导,得到具体应用公式。分析了该正负三角波的冲击谱特性,其在低频等位移段提高了反应谱值,在中频段和高频段(等速度段和等加速度段)降低了反应谱值。以水面舰艇甲板安装设备为例,应用该载荷进行设备抗冲击分析,与反应谱方法的结果进行比较,应用反应谱分析方法得到的设备最大位移和应力值约为应用正负三角波方法的1.2～1.3倍。     

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。     

弹性隔离安装设备抗冲击设计指标影响因素分析

[目的]舰船弹性隔离系统设备系统的抗冲击标准均是针对隔离系统整体,没有给出设备本体抗冲击设计指标分解方法,限制了装备系统抗冲击论证和研制。[方法]为解决该矛盾,采用有限元分析方法,对弹性安装设备系统冲击环境的主要影响因素进行计算和分析,包括设备重量、重心位置、面积尺寸等,构建集中质量系统来模拟隔离安装的设备本体冲击环境计算模型,并对某双层隔离设备抗冲击指标进行分析计算,给出设备本体的冲击环境。[结果]结果显示,设备重量的影响最显著,并且在基础阻抗更小的甲板区域上,重量的影响效果更明显;重心位置和基座面积尺寸对冲击环境的影响可忽略。[结论]利用提出的分析模型,可实现对标准输入冲击谱的分解,得到弹性隔离安装设备抗冲击设计指标,从而指导后续设备本体抗冲击设计。     

隔振系统基于折减矩形脉冲的DDAM时域等效算法

与逐步积分法等时域响应计算方法相比，动态设计分析方法（DDAM）在很多船舶设备的冲击响应计算中有一定局限性。为了将DDAM冲击谱转化为时域冲击输入，对时域算法展开研究，分析DDAM的时域等效条件以及参数的影响，总结计算方法，并通过隔振系统冲击算例验证时域等效DDAM的可行性。研究表明，基于折减矩形波脉冲的时域算法能够等效替代DDAM，并克服了DDAM无法解决隔振器限位等非线性冲击计算问题。     

基于ANSYS的舰船基座抗冲击计算方法研究

利用ANSYS软件研究了用于舰船基座抗冲击的计算方法,包括静g法、谱分析法（BV043／85规定谱、DDAM）和时间历程法。从改变系统固有频率出发,对单自由度系统和多自由度系统的位移响应和加速度响应结果进行了比较分析,对几种计算方法的优缺点进行了总结,并得出了相关结论。     

耐压抗冲覆盖层在水下爆炸载荷作用下的冲击防护特性

[目的]为提高潜艇在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,[方法]基于潜艇冲击环境的特殊性,提出适用于其的耐压抗冲覆盖层结构,即塑性泡沫与橡胶复合的耐压抗冲覆盖层结构。运用数值仿真软件Abaqus/Explicit分析耐压抗冲覆盖层在静水压力和冲击载荷共同作用下的动态响应。[结果]结果表明:当静水压力不超过覆盖层的屈服强度时,覆盖层的变形很小,可以有效降低冲击载荷;当静水压力超过覆盖层的屈服强度时,覆盖层的变形很大,其抗冲击效果也有所下降。因此,耐压抗冲覆盖层的屈服强度应大于冲击环境的静水压力,同时应注意避免覆盖层发生密实化。[结论]研究成果可为潜艇抗冲覆盖层的设计及研究提供参考。     

一种优化大型浮动冲击平台输入环境的斜挡板结构设计

[目的]为了考核在接近实战条件下舰载设备的抗冲击能力,[方法]设计并建造大型浮动冲击平台(LFSP),增加冲击载荷的斜挡板结构,在4种具有不同配重、爆源距离及爆源布深的标准考核工况下,对非标试验系统LFSP提供的冲击环境开展仿真和水下爆炸标定试验。针对试验测量信号的低频成分进行分析及处理,并与仿真结果进行相似性分析。[结果]获得了LFSP在标准工况下所能提供的考核能力,证明斜挡板结构的建立满足规范冲击环境的横垂比要求。[结论]所得结果拓宽了后续的LFSP标定试验范围,有利于对更多的舰载设备进行抗冲击性能试验考核。     

基于DDAM的某舰用升降装置抗冲击分析

介绍美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法(DDAM),利用Ansys软件对某舰用升降装置进行建模,并基于DDAM方法对其进行计算和抗冲击性能分析,分析结果可为舰用升降装置抗冲击设计和评估提供参考。     

水下爆炸下舰艇不同部位冲击环境数值分析

[目的]水下爆炸下的舰艇冲击环境是舰用设备抗冲击设计和评估的基础输入。[方法]采用数值方法研究某型船在水下爆炸下不同位置的冲击环境,流固耦合作用采用二阶双重渐近法(DAA_2)。首先选取不同的阻尼比等参数,然后使用不同安装频率的弹簧振子模拟弹性设备。[结果]研究获得了典型位置处与实船相吻合的冲击谱结果,并验证了DAA_2法的准确性和可靠性。在相同冲击输入下,利用振子计算得到不同安装位置的冲击响应并转换得到冲击环境,分析得到了冲击环境在全船上的分布和衰减规律。[结论]研究结果可为舰船设备抗冲击设计提供参考。