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。     

冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法研究

本文研究出一种可用于计算冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法。先介绍了轴系扭振Newmark时域计算方法理论,针对一个多用途船的柴油机推进轴系,应用该计算方法,对柴油机稳定运行工况下的瞬态扭振进行仿真计算,将时域与频域计算结果进行对比,验证了该数值方法的可应用性;同时,在考虑柴油机调速器的情况下,利用刚性轴模型推导出相关激励载荷,并结合上述时域方法计算了额定转速时冰载荷下轴系的扭振响应,得到了轴系的最大响应幅值,并与无冰载荷冲击下的结果进行对比分析。     

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。     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

随机波浪和涡流联合作用下海洋立管多频参数激励振动响应

针对随机波浪和涡流联合作用下海洋立管多频参数激励振动响应,本文通过欧拉梁理论和Galerkin方法建立了立管运动控制方程;结合Pierson-Moskowitz波浪谱,利用线性波浪理论和随机相位谱法构造随机波浪力时域激励,并与真实海洋环境相匹配;建立了随机波浪和涡流激励联合作用下顶张力立管分析模型;通过两个验证模型,将本文提出的计算方法与已有数值计算方法及试验进行对比分析,对其有效性进行评估;对单频和多频激励下获得的动力响应、频谱响应和关键参数敏感性等进行比较分析及讨论。与已有的简谐激励方法相比,本文所提出方法可以更合理、准确地分析在实际海洋条件下立管的动力响应。     

水下非接触爆炸时舰船——坐姿舰员系统仿真模型

本文给出了一个舰船一舰员在受到水下非接触爆炸攻击时的冲击动响应的系统仿真模型。用二阶双渐近似方法对舰船结构在水下爆炸冲击作用时的时域动响应进行理论仿真。然后用非线性四自由度集总参数模型表征坐姿船员，可以进行舰员的时域响应理论仿真计算，这个系统模型对舰艇和舰员安全设计可以起指导作用。     

三维复杂弹性耦合冲击隔离系统建模研究

针对带弹性筏体和弹性基础的三维复杂弹性耦合冲击隔离系统,综合运用多体动力学理论、结构动力学理论、子结构方法、有限元方法,考虑系统刚体运动与弹性振动的耦合,建立了三维复杂弹性耦合冲击隔离系统的动力学模型;编写计算程序计算系统的固有频率,并与用ANSYS软件建模计算的固有频率和实验值进行比较,结果吻合得较好,通过试验工况下计算的机组加速度响应与实测结果的比较,验证了模型的正确性;最后计算分析系统在三向冲击激励下的动力学响应,为分析浮筏系统的冲击响应控制和参数优化奠定理论基础。     

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.     

深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析

文章基于三维时域势流理论和弹性细长杆理论,研究并提出了深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析方法。该方法采用时域物面非线性理论方法在瞬态位置直接时域模拟系泊浮体所需水动力,结合有限元方法计算系泊缆索的动力响应,利用异步耦合方法实现浮体和系泊缆索的时域耦合动力求解。既满足系泊浮体时域水动力耦合,又满足系泊浮体和系泊缆索动力耦合。通过对二阶非线性不规则波作用下深海系泊半潜式平台的时域耦合响应特性进行研究,将不同海况下物面非线性时域耦合静力响应和动力响应与间接时域耦合动力响应的三种方法计算结果进行比较。研究结果表明,系泊缆索动力响应明显,平台瞬态空间位置对垂荡低频运动影响较大,有必要在平台瞬时湿表面采用动力响应方法进行深海系泊浮体时域耦合响应分析。     

随机海况下浮式结构物时域响应分析

为快速准确地获得随机海况下浮式结构物的时域响应,提出一种快速计算结构时域响应的方法。建立有限元应力模式的动力学方程,论证节点在周期荷载作用下的稳态解形式;推导节点应力响应函数的计算公式;将海况波浪谱分解,通过叠加应力响应方式计算随机海况下节点应力的时域响应。通过数值仿真验证及具体的工程项目应用,证明了该方法的可行性和优越性,为浮式平台时域疲劳分析提供了一种新思路。     

军用双体船抗冲击特性数值研究

为探讨军用双体船的抗冲击特性,采用通用软件ANSYS对典型双体船结构进行有限元建模,基于Geers and Hunter模型的冲击波压力计算方法,使用有限元软件ABAQUS中的声固耦合算法模拟水中冲击波载荷与结构的相互作用,提取设计工况下军用双体船典型部位的冲击时域响应,分析双体船冲击环境特征。通过对双体船典型部位进行强度分析,得出其抗冲击的薄弱环节是由其本身结构特性所决定,相应的计算结果可为双体船结构的设计与优化提供依据。     

Shock resistance of supercharged boilers through integration with ship structure

The non-linear finite element software ABAQUS was used to simulate the dynamic response of a marine supercharged boiler when subjected to impact loading. Shock resistance was analyzed by the time-domain simulation method. After exhaustive simulations,the effect of air pressure induced by different working conditions on the shock response of a supercharged boiler was reviewed,leading to conclusions about the variability of structural response with different loading parameters. In order to simulate the real impulsive environments of supercharged boilers,the integration of equipment and ship structure was then primarily used to analyze shock response. These distinctly different equipment shock test methods,run under equivalent work conditions,were compared and the causes of discrepancy were analyzed. The main purpose of this paper is to present references for the anti-shock design of marine supercharged boilers.     

舰船设备冲击隔离特性研究

随着冲击问题越来越多,冲击能量越来越大,冲击控制、冲击隔离问题也越来越引起人们的关注和重视。以某型舰用增压锅炉为计算研究对象,采用时域有限元分析方法．分别对增压锅炉有无隔振抗冲击装置时受到水下爆炸载荷冲击下的响应特性进行数值仿真研究。分析隔振装置对增压锅炉抗冲击性能的影响,旨在为舰船设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

基于拉依达准则的舰载设备抗冲击薄弱环节判定

舰载设备的抗冲击能力对提高舰船战斗力和生命力有十分重要的意义。通过对冲击载荷作用下舰载设备的动态响应进行统计分析,发现其结构响应的频率特性与对数正态分布十分符合。成功将拉依达准则应用于舰载设备抗冲击薄弱环节的判定。通过与频率计算法进行对比分析,验证了应用拉依达准则对舰载设备抗冲击薄弱环节进行判定的可行性,同时也发现了频率计算法的不足之处。作为算例,分别应用频率计算法和拉依达准则对其抗冲击薄弱环节进行判定。计算结果表明,拉依达准则判定法的计算结果更加准确而全面。     

Analysis of the flexural vibration of ship’s tail shaft by transfer matrix method

A ship＇s tail shaft has serious flexural vibration due to the cantilevered nature of the propeller＇s blades. Analysis of the nature frequency of flexural vibration is vital to be able to provide effective shock absorption for a ship＇s tail shaft. A mathematic model of tail shaft flexural vibrations was built using the transfer matrix method. The nature frequency of flexural vibration for an electrically propelled ship＇s tail shaft was then analyzed, and an effective method for calculating it was proposed： a genetic algorithm （GA）, which calculates the nature frequency of vibration of a system. Sample calculations, with comparisons by the Prohl method under conditions bearing isotropic support, showed this method to be practical. It should have significant impact on engineering design theory.     

舰船舷侧防护结构水下接触爆炸动响应分析研究

舰船舷侧防护结构在接触爆炸载荷作用下的动响应问题是舰船抗爆抗冲击设计的重要组成部分。根据国外水面舰船防护结构形式,在某单层舷侧舰船模型基础上增设舷侧防护隔壁结构,并应用国际上通用的动力有限元程序ABAQUS对其进行水下接触爆炸系列数值仿真实验,考核舷侧防护结构对舰船抗爆抗冲击性能的影响。通过结果的对比分析发现,增设舷侧防护结构后较明显改善了船体外板的损伤情况,且防护隔壁仅发生了少量的塑性变形没有产生破口,从而达到了保护内部机舱等重要舱室的目的,并以防护结构双层隔舱内填充液体抗冲击性能最佳。     

子模型方法在舰船设备连接结构强度研究中的应用

对子模型方法进行了详细的介绍,并以某舰用齿轮箱为计算模型,验证了冲击载荷下子模型方法计算舰船大型设备中的连接结构强度问题的有效性,其计算结果与常规计算方法的结果十分吻合．以某舰用齿轮箱为算例进行抗冲击计算,应用子模型方法对该齿轮箱连接构件进行了强度校核．计算结果表明,该齿轮箱的连接构件可以满足相关抗冲击要求,螺栓结构的动态响应特性与螺栓的连接形式有密切关系．研究结果对大型舰载设备连接构件的强度校核提供了新思路,具有一定的参考价值．     

舱室内爆载荷作用下夹层板优化设计研究

舱室内战斗部爆炸产生的冲击波是舱室结构板架承受的主要载荷之一,舱室内爆冲击波在舱室内部将发生多次反射,并在舱室内部形成持续时间较长的准静态压力,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷。本文以舱室典型加筋板为对象进行夹层板概念设计,选取面板厚度、背板厚度、夹芯壁厚及夹芯间距4个参数作为试验参数,以抗爆综合评价指标最小为目标,采用正交试验优化设计方法得到该加筋板结构在舱室内爆冲击波载荷作用下最优抗爆性能的夹层板结构,并对比最优夹层板与普通加筋板在舱室内爆载荷作用下的响应特征。研究表明,经过优化设计后的夹层板具有更好抵抗冲击波载荷的能力,正交试验设计能较好适用于夹层板结构优化设计。     

考虑船舶轴系校中与弯曲振动的轴承优化布置

船舶在航行过程中,螺旋桨所受到的激振力通过船舶轴系传递给船体并引起尾部振动和噪声,给船舶的乘坐舒适性和安全性带来危害。本文利用传递矩阵法分别建立船舶轴系校中数学模型和弯曲振动数学模型,并使用拟定常法得到螺旋桨叶频和二倍叶频的激励力幅值比值,成比例输入到轴系系统当中,设置轴承间距和轴承标高为变量,以尾轴后轴承受力幅值最小为目标函数。在满足船舶轴系校中标准下,对轴承位置的轴向和径向进行双向优化,得到实例的最优布置方案,通过比较优化前后的尾轴后轴承受力响应幅值,可以发现优化效果明显,对船舶轴系设计与布置具有一定的指导意义。     

水下爆炸作用下船舶结构与燃气轮机动态响应的数值研究

本文对水下爆炸作用下舰船结构及燃气轮机结构冲击响应进行了数值研究.首先,基于CEL方法建立了近自由面水下爆炸流固耦合动力学模型.然后结合燃气轮机-船体一体化仿真分析方法,对不同水下爆炸工况下的舰船结构冲击环境,以及燃气轮机冲击损伤特性进行了评估分析,总结了工况参数对燃气轮机冲击响应特征的影响规律,旨在为舰用燃气轮机抗冲击设计提供技术参考.