基于ANSYS的高精度管路系统抗冲击仿真方法及试验验证

针对船舶管路系统抗冲击性能仿真方法精度不足的问题,研究用于舰船管路系统的高精度抗冲击仿真方法。采用ANSYS有限元实体建模技术、冲击时域分析法对空间管路系统抗冲击性能进行研究,搭建管路系统抗冲击试验平台,对不同冲击载荷下管路系统的抗冲击性能进行试验验证,最后以舰艇典型管路系统为算例,研究三向冲击载荷作用下舰船管路的抗冲击性能。研究给出了基于接触单元、弹性约束、实体附件单元等高精确的管路建模技术,提出了船舶管路抗冲击时域仿真流程。研究表明,采用时域分析法和实体建模技术满足抗冲击仿真高精度的要求,舰船空间管路系统的横向抗冲击性能较差,法兰、直角弯管处、连接支管处等部位为管路系统薄弱结构。根据仿真结果,文章还提出了一系列用于工程实践的管路优化布置方法。     

小型船舶的舷侧抗冲击结构研究

随着人类对海洋资源开采与利用率的不断增加,海上航线的密度增大,再加上气象、人文因素等导致船舶碰撞事故频繁发生。船舶碰撞事故往往会造成船体结构破坏、燃油泄漏、人员伤亡等严重后果,因此,研究船舶的舷侧抗碰撞冲击结构有重要的作用。本文的研究对象主要是小型舰艇的船舷结构,利用有限元仿真技术和模拟数值计算,分析和设计了小型舰艇的抗冲击结构,有效地改善了小型舰艇舷侧的抗冲击性和安全性。     

水下爆炸冲击作用下舰船管路动响应研究

舰船管路是船舶抗冲击的薄弱环节之一,开展船舶管路抗冲击研究对提高舰船生命力很有意义。文中对大型船舶的压缩排气管路进行有限元建模,并基于有限元计算,分析了管路模型在水下爆炸冲击载荷作用下的响应。通过对管路应力、应变、加速度和位移等响应的归纳,得到空气管路在水下爆炸载荷作用下的响应规律并给出结论,可以为船舶管路系统的抗冲击研究提供参考。     

舰船设备抗冲击能力的仿真研究

在舰船战争中很容易受敌方武器的攻击,如果是非接触爆炸并不会将船体结构击穿,但是却会严重破坏船用设备。一般情况下,船舶任务的执行需依靠设备系统,如果关键性设备系统被破坏,将严重影响其战斗能力。而且设备抗冲击能力远远低于船体,所以舰船设备抗冲击能力的增强对舰船生命力与战斗力提高十分重要。本文主要研究了船舶的动力设备振动性与抗冲击性,以及其对舰船战斗实力产生的影响,并通过数学建模对船舶设备的受力进行仿真。     

船舶在冲击载荷作用下的可靠性结构设计

当船舶航行在复杂水域时,不可避免会发生碰撞事故,若船舶的结构不够稳定,在这种碰撞的冲击下,可能会发生非常严重的事故,造成船舶沉没。因此在船舶设计时,就要充分考虑结构的稳定性和抗冲击能力。本文对船舶的冲击载荷和应变率概念进行阐述,并基于这2个指标重点优化了船舶的可靠性结构,通过动力学相关定理,对甲板受到冲击时的应力分布进行仿真分析,在提高船舶的甲板耐受力的同时,大大加强了其抗冲击能力。     

舰船双层底新型抗冲击结构形式的冲击性能数值仿真研究

双层底结构是舰船机舱的重要组成部分,在船舶局部强度的提高、机舱的防水性等方面发挥着重要的作用。舰船主机在运行时不可避免的产生振动和冲击,该振动和冲击会通过支撑部件传送到双层底结构,并引起双层底结构的受激振动,进而导致其他船体结构的振动和冲击。由于双层底结构是船舶强度支撑的重要部件,其抗冲击和振动性能对船体结构强度和稳定性有重要意义。因此,舰船双层底抗冲击结构形式和减振技术引起了国内外研究人员的广泛关注。本文采用有限元分析技术,对舰船双层底新型抗冲击结构进行了冲击性能研究,主要包括冲击性能数值计算和振动仿真等内容。     

模型参数辨识在运动控制仿真系统的应用

船舶运动控制仿真系统是船舶开发过程中的辅助系统,能够模拟船舶在多种激励下的运动状态,有助于提高船舶运动控制系统的设计水平。本文研究的重点是一种模型参数辨识技术在船舶运动控制仿真系统的应用,本文首先建立了船舶运动仿真力学模型,利用基于粒子群算法等数学算法,针对船舶运动控制仿真系统的参数辨识等进行了优化与仿真试验。     

船舶推进系统齿轮箱的抗冲击性能研究

齿轮箱是船舶推进系统的关键组成部分,其运行质量直接决定了船舶的动力性能。船舶推进系统齿轮箱的工况复杂,受到船舶振动和基座变形的影响,齿轮箱易产生疲劳变形和振动噪声等问题。近年来,随着机械制造技术的进步,船舶齿轮箱也向着大功率、低噪声、轻量化、高转速等方向发展。本文以船舶推进系统齿轮箱为研究对象,建立了齿轮箱的多体耦合有限元模型,对动态冲击载荷下的齿轮箱的抗冲击性能进行载荷分析,并对齿轮箱的振动和弹性变形等进行有限元分析。本研究对提高船舶推进系统齿轮箱的结构强度、提高抗冲击性能等有重要的指导作用。     

船舶推进轴系冲击建模和仿真研究

为准确计算船舶推进轴系冲击情况,对轴系及其附属设备进行实体建模,使用加速度为冲击输入条件,采用有限元法完成推进轴系抗冲击数值的仿真计算研究。     

船舶上层建筑侧壁结构抗冲击性能评估方法研究

为解决常规建筑侧壁结构性能评估方法存在评估精确率较低的不足,提出了船舶上层建筑侧壁结构抗冲击性能评估方法研究。基于静载船舶侧壁结构极限承受能力的确定,对外界环境影响船舶侧壁结构受力进行计算分析,确定侧壁结构与冲量的关系,实现侧壁结构抗冲击性能的评估。试验数据表明,提出的抗冲击性能评估方法较常规评估方法,评估精确率提高47.75%,适合船舶上层建筑侧壁结构抗冲击性能评估。     

中压交流真空断路器均压环抗冲击性能仿真分析

船舶机电设备的抗冲击性能是考核设备战时生命力的重要指标.本文基于ANSYS仿真软件,通过有限元仿真方法分析了断路器样机的均压环在冲击载荷作用下的结构稳定性,并依据分析结果对其结构及安装方式进行改进,改进后均压环不存在应力危险区域.     

基于DDAM方法的船舶推进系统冲击响应仿真

简要介绍动态设计分析方法（DDAM）,采用DDAM方法对某船舶推进系统进行抗冲击分析。通过计算得到船舶推进系统三向冲击应力响应云图,总结得出船舶推进系统的抗冲击特性和规律。     

舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护

近年来,船舶碰撞事故频繁发生,其碰撞部位经常发生在舷侧。船舶碰撞后,极易造成舷侧结构断裂损伤、船舱进水,严重时可导致船体总纵强度失效、船舶沉没、环境污染,所以对舷侧结构碰撞机理进行研究,从而提出更加有效的防护措施极为重要,文章从舰船碰撞概率计算、舰船碰撞过程研究方法、舰船抗冲击能力指标、抗冲击能力评估关键技术、结构抗冲击性能优化等方面对舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护方法进行了总结。根据文章的论述可以发现:舰船抗冲击能力评价指标主要有能量、碰撞力、应力和损伤图,在计算碰撞构件的吸能能力时,对于含燃油等易燃物的舱室外壁,还应考虑内能增加引起的温度升高;基于舰船抗冲击性能,应当对船体结构形式进行优化,新型纵桁形式的双层舷侧结构模型有帽形、菱形、半圆管形等。     

面向船舶的MR减振相关技术

将船舶作为面向对象,合理引入MR减震器技术,形成专用于船舶中的智能抗冲击隔离器,不仅可以抗冲击,同样能够达到低频减振的目的。基于此,本文将船舶作为面向对象,重点阐述MR减震器相关技术。     

冲击荷载作用下船舶管路系统动力响应时域仿真分析及模型试验

舰艇管路系统的抗冲击安全性能是其战斗力及生命力的重要组成部分,研究管路系统抗冲击最有效的方法为实船爆炸,但是费用昂贵,因此找出一种与实际试验符合的高精度数值研究方法的需求极为迫切.本文基于时域分析法,分别采用接触单元、固定约束单元模拟管夹、支吊架管路元器件对管路系统的约束,建立冲击荷载作用下管路系统的时域仿真计算分析方法,并通过典型船舶管路段跌落台物理模型试验对上述仿真方法进行有效修正和验证.通过模型试验验证,本文给出的仿真分析方法仿真精度与试验结果相比,峰值误差小于15％.     

船舶航速智能控制系统仿真

利用MATLAB建立了船舶推进系统的数学模型,采用传统的PID算法,并利用遗传算法整定PID参数,对某船航速控制系统进行了仿真分析.为反映真实情况,文章分别仿真了船舶在无干扰、5%、10%及20%干扰情况下航速及螺旋桨转速等参数的变化,仿真结果显示遗传算法整定PID参数用在船舶航速控制系统上是可行的.     

PC机在大型船舶舵机系统的动态仿真应用

船舶舵机系统仿真是一个涉及到控制技术、仿真技术、动力学技术等多门学科的研究课题。本文首先建立自动舵控制数学模型,然后利用Simulink进行油轮和高速船的回转操作仿真,最后的仿真曲线表明本文所建立的模型与船舶的实际操作结果一致。     

船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究

泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证。在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响。结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律。与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能。     

变冲击面载荷作用下船舶板架结构强冲击响应研究

为了更好应对复杂的航行条件,对变冲击面载荷作用下船舶板架结构强冲击响应情况进行深入调查和研究,基于变冲击面三维波动函数算法对冲击流场强度和弹性影响参数进行计算,针对计算结果模拟出抗冲击船舶板架结构,分别对板架结构中的平板和加筋板的抗冲击响应效果进行优化。最后通过实验检测表明,结合变冲击面三维波动函数算法对船舶板架结构进行分析和优化可有效提高船舶板架的抗冲击性,保障船舶航行安全。     

船舶机械轴系抗冲击能力优化

船舶机械轴系是船舶动力传递、船舶平稳运行的重要组成部分,常规机械轴系受材料、结构的影响较大,在船舶满载排水量超过50万吨时,其抗冲击能力及使用寿命明显下降。为此提出船舶机械轴系抗冲击能力优化。对常规机械轴系主轴类材料进行合金化处理,稳定碳化物,形成性能良好的下贝氏体,提升主轴的核心力学性能;依托高压铸造精密锻造、第二相强化等手段,对机械轴系相关构件进行材料工艺优化,并构建数学结构优化模型,确定各构件的安装退让量,实现船舶机械轴系抗冲击能力优化。试验数据表明,优化后的船舶机械轴系比常规机械轴系冲击吸收功提升49%,使用寿命提高52%。