典型船用设备与船体结构耦合抗冲击特性研究

论文摘要

本文以典型船用设备与某型舰船为研究对象,结合舰船设备及其与船体结构一体化抗冲击分析的相关理论,采用数值实验方法对舰船设备抗冲击特性进行研究。本文通过对舰船设备、船体结构进行抗冲击强度和变形分析,实现设备抗冲击安全性从基本理论到数值实验的应用,旨在为舰船设备抗冲击研究提供参考。首先,在阅读国内外文献的基础上,分析国内外研究现状,进行深入细致的调研工作,归纳总结国内外关于船用设备抗冲击性能研究进展,提出进行舰用设备抗冲击强度分析的必要性,为后续研究奠定了基础。其次,分析了典型船用设备刚度特性。以某主汽轮机低压汽缸为研究对象,主要应用了设备静刚度和动刚度理论,对低压汽缸进行三维实体有限元建模,分析不同工作状态下设备的静动刚度。通过数值实验结果分析,得到该设备的静刚度和动刚度特性,总结了工作状态对其影响规律。再次,分别采用时域模拟法和频域模拟法（DDAM法）对某船用设备的抗冲击安全性进行了评估。基于德国军标BV0430-85,考虑设备非线性因素,总结了时域载荷下设备各不同构件冲击安全性的分析方法;并采用了频域模拟法（DDAM法）理论,对某典型涡轮增压机组进行抗冲击分析,并对其冲击安全性进行研究,得到了典型舰用设备的薄弱环节,并提出了合理化改进措施,为舰用设备抗冲击设计提供参考依据。最后,研究了水下爆炸气泡脉动载荷对舰用设备和船体结构的毁伤特性。基于主从系统原理,结合设备与船体一体化模型,计入船体结构的弹塑性,研究气泡脉动载荷作用下舰用设备的冲击动响应,并总结气泡载荷作用下舰用设备与船体结构的响应规律,探究水下爆炸气泡对船用设备、船体结构的毁伤机理,为设备抗冲击相关研究提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的、意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 船用设备刚度研究现状
• 1.2.2 舰船设备抗冲击性能研究现状
• 1.2.3 水下爆炸气泡脉动载荷对设备毁伤
• 1.3 论文主要工作
• 第2章 主汽轮机汽缸静动刚度研究
• 2.1 主汽轮机汽缸计算模型
• 2.2 主汽轮机汽缸模型有效性验证
• 2.3 主汽轮机低压汽缸静刚度分析
• 2.3.1 只考虑重力的低压缸静刚度分析
• 2.4 主汽轮机低压汽缸动刚度分析
• 2.4.1 载荷与边界条件
• 2.4.2 低压缸（带冷凝器）动刚度分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 涡轮增压机组抗冲击特性研究
• 3.1 设备时域抗冲击计算方法及理论
• 3.1.1 冲击响应谱
• 3.1.2 计算方法
• 3.2 涡轮机组有限元模型
• 3.3 涡轮增压机组时域抗冲击特性
• 3.3.1 工况设置
• 3.3.2 考核部位冲击响应
• 3.3.3 涡轮增压机组冲击安全性分析
• 3.3.5 冲击响应谱
• 3.3.6 典型位置冲击响应
• 3.3.7 油膜压力、轴承应力计算
• 3.3.8 垂向抗冲击危险区域
• 3.4 涡轮增压机组频域抗冲击性能分析
• 3.4.1 DDAM方法概述
• 3.4.2 DDAM计算方法
• 3.4.3 评估准则
• 3.5 涡轮增压机组频域抗冲击性能分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 舰用设备在爆炸气泡作用下冲击动响应
• 4.1 水下爆炸气泡载荷
• 4.2 建立舰用设备与船体结构一体化模型
• 4.3 工况设置
• 4.4 气泡载荷作用下设备响应
• 4.5 爆炸水深对设备响应影响
• 4.6 药量对设备响应的影响
• 4.7 爆炸点沿船长的位置对设备响应的影响
• 4.8 爆炸方位角对设备响应的影响
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢