船用大型设备抗冲击数值模拟研究.pdf

各尔滨工程大学碗士研究生：赵新指导教师：姚熊亮教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造学位论文主审人：任慧龙教授年摘要析过程同时分析了该主汽轮机组的动态响应特性。．哈尔滨工程大学硕士学位论文本文针对舰船设备冲击环境的复杂性以及舰船设备本身的结构特点结合舰船设备抗冲击计算的相关理论采取数值方法对舰船设备抗冲击计算方法进行研究。本研究旨在研究准确地进行舰船设备抗冲击计算分析方法以及从基本理论到数值试验的技术实现同时研究冲击载荷作用下舰船设备结构动态响应特性以及结构强度的计算方法。首先分析舰船设备的结构特点根据其结构特点研究舰船设备有限元建模技术研究包括几何模型的合理简化、有限元网格从单元类型选择、单其次研究舰船设备抗冲击计算分析的时域模拟法的基本理论及有限元计算的具体实现过程。本文研究了抗冲击时域模拟法的冲击输入将频域表示的冲击输入谱转换到可以应用于时域模拟的加速度冲击载荷曲线。并以某舰船主汽轮机组为例诠释了舰船设备抗冲击计算分析时域模拟的计算分第三研究了舰船设备抗冲击薄弱环节和危险区域的判定方法。通过对舰船设备结构响应进行统计分析采用拉伊达准则对其抗冲击能力薄弱环节进行判定并与频率计算方法的判定结果进行对比分析。分析表明：采用拉伊达则对舰船设备进行抗冲击能力薄弱环节进行判定是可行的并且具有较第四基于子模型方法的舰船设备连接件强度计算方法研究。研究分析了子模型方法的基本原理并以某汽轮机汽缸结构为计算模型验证了子模型方法的有效性。作为计算实例对上述主汽轮机组的连接螺栓进行强度校核。第五将某舰船主汽轮机组和主减速齿轮装置组合为一个整体进行冲击计算分析并与每个设备独立进行冲击计算的结果进行对比分析。关键词：舰船设备；冲击；时域模拟；拉伊达准则；薄弱环节；子模型；元质量控制、模型有效性验证以及非线性因素建模。。好的精度。瑃甌．··哈尔滨工程大学硕士学位论文—．緎．．．瑃瑆．．哈尔滨工程大学硕士学位论文瑃籧籹；—；瓵．簊籹哈尔滨工程大学学位论文原创性声明日期：伽斥年作者┳：之、月／本人郑重声明：本论文的所有工作是在导师的指导下由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。第滦髀研究的目的意义哈尔滨工程大学硕士学位论文爆炸载荷作用下的舰艇冲击环境和破坏环境是舰艇生命力研究的基础。而舰船设备的抗冲击能力是舰船生命力的重要组成部分。随着舰船战斗力的不断提升舰船在战斗状态下的生命力必然需要随之提高。而作为舰船生命力的重要组成部分舰船各种大型复杂舰载设备的抗冲击能力越来越受到人们的关注因此舰船设备抗冲击能力的研究也成为舰船生命力研究的热点。所显示出的突出薄弱环节是舰艇上许多重要设备及装置的抗冲击性能过差。二次世界大战以来随着各种武器攻击能力的不断提高水中兵器的水下爆炸造成战舰严重破损的案例骤增舰艇经受水下爆炸以后尽管有时可以保持其壳板的水密性而不至于倾覆但是由于内部设备遭受冲击后功能丧失也会导致舰艇完全丧失战斗力。因此如何提高舰船设备的抗冲击能力对提升舰船生命力具有重大意义。开展舰船设备抗冲生命力的研究最为准确可信的方法是进行实船水下爆炸试验如美国海军规定每艘新型舰艇在交付使用前都必须进行实船水下爆炸试验考核考核不合格不能服役必须重新进行抗爆抗冲击设计直至合格瞳５鞘荡ㄊ匝榈母叨罘延茫沟煤芏喾⒄怪泄彝床健Ｄ前对舰船设备抗冲击能力校核的一种主要手段是在轻型或是中型冲击机上以及浮动式冲击平台上对设备进行冲击试验。然而对于某些大型复杂设备即使是在浮动式冲击平台上也难于对其进行冲击试验。另～种较为经济的研究方法是对舰船设备进行抗冲击的数值试验研究数值方法以其经济、方便灵活、不受试验场所限制、不需要真实的物理模型、仿真试验周期短且可以模拟大量工况等优点而受到广大发展中国家青睐。近年来随着电子计算机技术和有限元数值仿真技术的长足进步对舰船及某些大型设备进行抗冲击数值仿真计算技术更加趋于完善计算结果的可信众多的海上战例及实船水下爆炸冲击试验结果表明舰艇在水下爆炸环境中舰船设备抗冲击数值研究发展历程素时采