舰艇复杂管路冲击响应研究

论文摘要

舰艇管路系统的抗冲击能力关系着战时舰船生命力,历来受到各国海军的高度重视。实战和海上实验表明,非接触爆炸情况下,管路系统的破坏可能导致舰艇动力装置无法运转,威胁到舰船的机动性及生命力。因此,对舰艇管路系统进行抗冲击研究具有重要的意义。本文将求解船体振动的传统的传递矩阵法引入到舰艇管路抗冲击研究中,编写了matlab计算程序,求解了多支座激励下舰艇复杂管路系统的冲击响应。本论文主要做了以下四个方面的工作：1、基于Timoshenko梁模型建立了管路拉伸、扭转和弯曲振动的场传递矩阵,针对管路系统中常用的法兰、弯头及三通等典型连接部件,从力学角度对其点传递矩阵进行了推导；2、结合传递矩阵法和模态叠加法求解了舰艇管路系统的瞬态响应,将计算结果与实验值进行对比,验证了本文方法的有效性。3、研究了舰艇管路系统冲击载荷的特性,提出了多支座激励下管路系统冲击载荷的加载方法；4、应用本文程序计算了水下爆炸冲击环境下舰船管路系统的冲击响应,并初步研究了管路边界条件、管路支座布置及弹性支座刚度等因素对管路系统冲击响应的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 传递矩阵法研究管系抗冲击理论基础
• 2.1 直管的传递矩阵
• 2.2 坐标变换矩阵
• 2.3 典型连接位置的传递矩阵
• 2.3.1 管路弯头传递矩阵
• 2.3.2 法兰、阀门传递矩阵
• 2.3.3 管路支座传递矩阵
• 2.3.4 三通管传递矩阵
• 2.4 管系整体传递矩阵
• 2.5 本章小结
• 第3章 传递矩阵法在管系动力分析中的应用
• 3.1 管路系统自由振动
• 3.1.1 固有频率的计算方法
• 3.1.2 振型计算
• 3.1.3 数值算例
• 3.2 固有振型的正交性
• 3.3 管路系统瞬态响应
• 3.3.1 模态叠加法
• 3.3.2 数值算例
• 3.3.3 试验对比研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 多支座激励下管系等效载荷计算方法
• 4.1 舰艇管路支座冲击激励的特性
• 4.1.1 水下爆炸分析方法
• 4.1.2 水下爆炸时管路支座冲击输入
• 4.2 多支座激励下管系载荷计算方法
• 4.3 管系抗冲击设计载荷研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 舰艇复杂管路系统冲击响应研究
• 5.1 管系分析模型及冲击载荷
• 5.2 管系边界条件
• 5.3 管系冲击响应研究
• 5.3.1 垂向冲击响应研究
• 5.3.2 三个方向冲击响应研究
• 5.4 管系冲击响应影响因素研究
• 5.4.1 边界条件的影响
• 5.4.2 支座布置改变的影响
• 5.4.3 弹性支座的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢