基于陶瓷材料及结构在水下航行器中的减振研究

从水下航行器艉段结构改进、陶瓷合金在水下航行器中的应用两方面对其减振进行了分析研究,结果表明:在壳体中部加肋板并加高航行器中肋板高度可减振近3 dB,而在壳体中部加肋板并将陶瓷合金应用在支撑架和壳体上的减振效果最好,比原艉段振动降低近5 dB。     

约束层阻尼对薄壁圆柱壳模态参数的影响研究

以一端约束和一端自由的薄壁圆柱壳为研究对象,研究了约束层阻尼对其模态参数的影响。为了充分了解其振动行为特点,通过有限元法初步获取了其固有频率和模态振型,并搭建了可以准确、高效地测试涂覆约束层阻尼前、后壳体结构模态参数的实验系统,提出了适合该类型阻尼薄壳结构模态参数的测试方法和流程。将约束层阻尼材料制成不同大小的环片形式,并准确获得了涂覆约束层阻尼前、后薄壁圆柱壳的各阶模态参数。基于上述测试结果,研究了约束层阻尼参数的改变对薄壳固有频率、振型和阻尼参数的影响程度,发现约束层阻尼会降低结构的固有频率,但可以有效提升壳体结构的阻尼特性。     

结构阻尼技术在捷联惯导系统中的应用

为了提高某型号用捷联惯性测量装置在动态环境中的工作可靠性和系统精度，需要采取振动防护措施，对出现在很宽频率范围内的振动进行有效控制的方法。应用该是大阻尼隔振设计和结构阻尼减振设计，然而，对于宽频带随机振动的控制采用结构阻尼减振设计方法更具有明显的效果。本文简要介绍结构阻尼减振的机理、设计计算、结构阻尼技术在惯性组件中的实际应用，并相对于大阻尼隔振技术有哪些优点。     

基于ANSYS Workbench的水下航行体壳体结构优化

壳体结构的质量大小直接影响水下航行体的整体性能,传统的优化方法工作量大,计算也较复杂。本文运用有限元软件ANSYS Workbench中的Design Exploration模块对壳体壁厚、环形肋的截面宽度和高度、环肋间距进行优化,在保证壳体满足强度和稳定性要求的情况下,将壳体的质量最小化。通过此方法对水下航行体壳体结构进行优化,得到最优化的壳体结构质量,对水下航行体的整体设计具有一定的指导意义。     

新型导弹惯组支架的共固化阻尼减振方法研究

为降低惯组等精密设备的振动响应,采用共固化阻尼技术开展惯组支架的减振研究.首先,应用复合材料进行等代设计,获取惯组支架结构形式;然后基于Layerwise板理论建立共固化阻尼支架的有限元模型,并完成复合材料铺层及阻尼铺层参数优化,实现惯组支架的结构/减振一体化设计;最后,通过地面振动试验验证减振设计的有效性.试验结果表明,相比于传统的金属材料和复合材料,共固化阻尼支架的放大倍数显著减小,降幅达到75％以上,减振效果优异.     

鱼雷壳体结构弹塑性稳定性的计算方法

鱼雷壳体结构稳定性设计是鱼雷壳体结构设计的首要部分，我们研究开发了一个适用于大深度航行的鱼雷壳体结构稳定性的弹塑性计算方法，这计算方法与过去使用的经验性的弹性的近似计算方法不同，是建立在严格理论基础上新型的弹塑性计算方法，这计算方法理论严密、科学、符合实际，试验结果表明能提高计算精度。本文对此计算方法作了介绍。此外，本文还对此计算方法中两个修正系统η、η2与鱼雷壳体结构参数、结构材料的关系作了系统的分析，以便今后能正确地理解和使用它。     

阻尼板对水下航行体的力学影响作用

为更加准确地分析阻尼板对航行体产生的力学影响,分析无界流场状态下无壁面与有壁面时的平板力学.首先建立阻尼板对航行体整体的作用力和力矩关系表达式;其次通过仿真分析阻尼板周边的流场变化,得出阻尼板受到的流体作用力矩随张开时间并不呈简单的线性关系;最后利用FLUENT软件对带阻尼板与不带阻尼板的水下航行体进行数值模拟.结果表明:阻尼板的存在会使水下航行体的轴向附加质量增加并且尾部流速降低,可为阻尼板对水下航行体的力学影响作用分析提供一种思路和方法.     

含内部子结构有限长圆柱壳体水中声振特性分析

研究了多振动源激励下水中含内部子结构的有限长圆柱壳体声辐射和振动特性,基于板壳理论得到了圆柱壳体和平板的应变能和动能,由结构声振耦合得到了多振动源激励力和流体载荷的势能,用Lagrange乘子表示板与壳体的连接条件,建立了多源激励下水中含平板有限长圆柱壳体的声振耦合方程,研究了平板位置、激励源作用距离等对壳体声振特性的影响;研究结果可为水下航行体的振动与噪声控制提供理论依据。     

航天飞机固体火箭助推器1/8缩比动力模型的振动特性

本文报道航天飞机固体火箭助推器贮箱的六个1/8缩比模型的振动试验和分析结果。为具有相当于发射起飞、燃烧中期(最大动压)和接近燃烧末期(熄火)飞行状态的内装固体燃料的铝壳模型取得了固有振动频率和振型形状。文内把纵向、扭转、弯曲以及壳体的振动频率与根据薄壳模型以及有限元板和梁的模型推导出来的分析预计值进行了比较。最低的分析的纵向、扭转、弯曲和壳体振动频率处在实验值的10％范围内。文章同时讨论了阻尼和非对称的两端裙部对固有振动频率的影响。计算了有和没有内压时一个理想化的全尺寸航天飞机固体火箭助推器结构的分析频率,并与1/8缩比模型的结果进行了比较。     

复合阻尼结构减振参量的有限元仿真计算及优化分析

针对由约束阻尼结构和离散型阻尼器组成的复合阻尼结构,建立了有限元仿真模型,利用大型有限元程序NASTRAN对其进行了复特征值分析.与实验结果比较表明,所建立的有限元模型能较好地分析计算结构在不同方向上的减振特性.基于提出的有限元仿真模型,分别对复合阻尼结构的约束阻尼结构和离散型阻尼器进行了优化分析,得到具有更佳减振效果的复合阻尼结构.     

基于电子表单的圆柱形壳体结构参数化设计

针对水下航行器研制中存在的设计周期冗长现象,提出了一种结构设计的新思路,以自主式水下航行器(AUV)圆柱段壳体结构优化设计为例,利用电子表单使UG的建模功能与MATLAB科学运算功能得到有效的结合,完成了对壳体结构的优化设计及模型更新,重点说明了如何利用电子表单在MATLAB与UG之间进行数据通信,实现了参数化结构的优化设计。研究结果表明,该方法能极大地缩短结构设计周期,减少由于零件尺寸变化带给工程师设计上的工作量,也使得产品的结构设计系列化成为可能。     

Topology Optimization in Damping Structure Based on ESO

The damping material optimal placement for the structure with damping layer is studied based on evolutionary structural optimization （ESO） to maximize modal loss factors. A mathematical model is constructed with the objective function defined as the maximum of modal loss factors of the structure and design constraints function defined as volume fraction of damping material. The optimal placement is found. Several examples are presented for verification. The results demonstrate that the method based on ESO is effective in solving the topology optimization of the structure with unconstrained damping layer and constrained damping layer. This optimization method suits for free and constrained damping structures.     

舰炮身管的抗振性能优化研究

以舰炮连续射击时的射击精度为背景,针对舰炮身管抗振性能优化问题进行了研究。基于舰炮身管的实际模型,建立了3段梁结构简化模型,进而建立并推导了舰炮身管刚度优化数学模型。通过灵敏度分析方法,得到了舰炮身管刚度与质量的灵敏度分析图谱,从而确定了优化参数。利用ANSYS软件平台完成了舰炮身管抗振性能的多目标优化,得到了舰炮身管优化的最优解。将优化后舰炮身管模型与实际舰炮身管模型进行对比,对比结果表明:改变舰炮身管的有效设计变量,可使其动态性能得到改善;舰炮身管经过抗振性能优化后,1阶固有频率提高17. 99%,质量降低6. 12%,达到了优化目的。     

粘弹结构模态损耗因子分析的修正模态应变能法

为了研究粘弹结构的阻尼特性,采用传统变形能理论建立了粘弹结构结构损耗因子的计算模型,并对相关阻尼参数进行了优化分析;通过研究传统模态应变能法与已有3种改进方法的原理及其相互关系,提出了一种新的修正模态应变能方法,新方法中修正因子随不同阶次模态损耗因子的幅值而变化。以一种四参数原型系统为依据,通过对4种模态应变能法的误差分析表明新修正方法对结构损耗因子与固有频率的计算误差最小;选取两个算例,通过对结构损耗因子与固有频率采用修正模态应变能法、变形能法、传统模态应变能法及相关文献有限元法的计算结果表明：修正模态应变能法可以满足工程设计的要求,且计算误差最小;修正模态应变能法可为粘弹结构阻尼特性与结构设计及改进等领域的研究提供一定的理论参考。     

往复式压缩机壳体模态实验研究及仿真分析

往复式压缩机壳体模态参数的求取是对壳体进行改进的依据,首先采用锤击法对正常放置情况下的往复式压缩机壳体进行实验模态研究,利用模态稳态图对真实模态频率进行判别,并使用最小二乘法对模态参数识别,得到模态的固有频率,阻尼,振型等相关模态参数,其次对上壳体下壳体使用不同连接方式的壳体进行模态仿真分析,比较仿真结果得到较为贴近实验模态的固有频率以及对应振型。最后得出压缩机3 000 Hz左右声辐射较大的原因主要是壳体模态被激发,壳体实验模态与仿真分析为压缩机减振降噪提供依据。     

弯矩作用下火箭对接面螺栓拉力分布规律探讨

对火箭结构总体设计中弯矩作用下壳段对接螺栓拉力计算方法进行了分析，指出其中的不合理性，并采用有限无法对壳段典型对接形式进行了数值计算，探讨了对接端框厚度、螺栓分布圆半径及螺栓数目对螺栓拉力、对接面接触区域的影响。     

弹壳体结构对燃料装药抛撒速率影响的数值模拟研究

为研究壳体结构对燃料近区抛撒速率的影响,利用LS-DYNA程序,分别对无加强杆结构和有加强杆结构的中心抛撒药驱动燃料抛撒和壳体破坏过程进行数值模拟,并与试验结果进行了对比,得到了燃料边界初始膨胀状态、壳体破裂过程和刻槽应力随时间变化的规律,以及不同结构对燃料抛撒最大速率的影响。研究结果表明：在满足结构强度的要求且径向强度相同的情况下,加强壳体的轴向拉力,能够有效提高燃料抛撒速率;在相同的中心药量/燃料量的情况下进行抛撒,当轴向拉力提高0.7×10⁶ N时,有加强杆结构较无加强杆结构有利于获得较大的抛撒速率,有加强杆结构的燃料最大抛撒速率可达316.3 m/s,无加强杆结构的燃料最大抛撒速率为285.3 m/s,燃料抛撒最大速率提高了10.8%.     

基于剪切阻尼的整星减振技术研究

卫星在运载火箭飞行过程中经历复杂的振动冲击环境,恶劣的动力学环境给卫星的使用寿命带来不利影响,甚至导致卫星失效和破坏.通过对粘弹性阻尼材料的吸能减振原理的研究,提出基于剪切阻尼的整星减振结构设计方案,针对模拟卫星、适配器及整星减振装置组合体结构开展数值仿真预示和试验验证工作,结果表明两者吻合较好,验证了基于剪切阻尼整星减振技术的有效性.