船用齿轮箱系统抗冲击特性数值仿真

研究了船用齿轮箱系统抗冲击特性的分析方法。采用静力学、非线性接触有限元法计算某大型船用齿轮箱箱体、轮齿正常工况的等效静应力,在NX.NASTRAN的结果文件中提取各应力分量。建立齿轮箱系统的箱体-轴承-轴-齿轮耦合有限元模型,用DDAM法计算其在水下爆炸冲击产生的动应力。应用弹塑性力学知识,将相应单元的静、动应力的分量按照MISES准则重新合成,引入无量纲强度剩余系数,评估该齿轮箱系统的抗冲击性能。采用衰减正弦基波组合的时间历程对冲击谱进行匹配,模拟水下爆炸环境,用模态加速度法,得到齿轮箱系统的加速度瞬态响应特性。研究结果为船用齿轮箱的抗冲击性能评估提供了理论基础,同时为抗冲击设计及冲击隔离提供数据支撑。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究

水下非接触爆炸产生的冲击往往会造成舰船设备的大范围破坏,从而影响舰船的生命力和战斗力。为此,对以船体结构动响应为输入条件的船用设备冲击环境的研究受到了各国海军的重视。其中,研究水下爆炸载荷与舰船冲击环境之间的联系对于舰船设备抗冲击设计以及提高水中兵器作战效能等都具有极其重要的意义。利用某型船的整体缩比模型进行水下非接触爆炸试验,通过自由场水下爆炸载荷和缩比模型冲击环境变化规律对比,得出了冲击环境主要参数与水下爆炸载荷之间的关系,试验结果具有参考价值。     

舰艇发射装置冲击输入设计方法研究

为提高舰艇发射装置抗冲击性能,分别采用静G法、动态设计分析方法和时域模拟法对其进行冲击响应计算。结果表明,静态G法和动态设计分析方法对应的冲击环境较弱,而时域模拟法可以提供更加严酷的冲击环境,对舰艇发射装置进行详细的冲击响应计算时有必要采用时域模拟法。在同一冲击载荷作用下,结构响应特性以横向响应为主,横向抗冲击设计不可忽视。所得结论对舰艇设备进行抗冲击设计有一定参考价值。     

舰船设备抗冲击能力的可靠性分析

在进行舰船设备系统抗冲击设计及优化分析中,必须要确定舰船设备的抗冲击能力值,而影响设备冲击响应的多种随机因素使设备抗冲击能力具有随机性。本文提出了考虑各种随机因素影响的设备抗冲击能力可靠性的定义和分析方法,结合神经网络建立了设备冲击响应预测模型,在数值冲击试验基础上,结合Monte Carlo法分析了典型舰船设备抗冲击能力的统计特征。分析方法和结果可为今后舰船设备及系统的抗冲击性能分析、舰船系统抗冲击性能评估提供参考。     

利用浮动冲击平台考核舰用设备抗冲击能力的数值仿真研究

大质量舰用设备一般利用浮动冲击平台进行抗冲击能力评估,但试验过程复杂,费时、费力且花费较多。近些年随着非线性有限元技术的发展,利用有限元法对浮动冲击平台试验仿真考核舰用设备抗冲击性能成为可能。针对浮动冲击平台上舰用设备抗冲击能力进行研究,利用有限元软件ABAQUS进行水下爆炸分析,考虑流固耦合效应,研究浮动冲击平台上的安装设备在不同爆炸距离和不同炸药深度下的冲击响应,为舰用设备特别是大质量设备的抗冲击能力的评估和大型浮动冲击平台的设计提供参考。     

基于ARMA模型的水下爆炸冲击谱预测

针对舰船设备抗冲击设计冲击环境预测难的问题,提出了利用自回归滑动平均模型（ARMA模型）预测水下爆炸冲击响应谱的方法,并引入遗传算法优化ARMA模型阶数。理论介绍了舰船设备水下爆炸冲击谱模型及ARMA模型。建模所需样本数据通过对有限元软件仿真输出的冲击响应信号进行去趋势化和平稳化处理获得,根据该样本数据的自相关函数和偏自相关函数统计特性分析,验证了ARMA建模的可行性。在此基础上,利用遗传算法优化后的ARMA模型,对水下爆炸冲击响应信号进行预测,并通过分析预测误差特性评估预测效果。研究结果表明,基于遗传算法优化的ARMA模型可以很好的预测水下爆炸冲击响应信号,从而为舰船设备抗冲击设计提供帮助。     

网壳结构冲击响应分析方法及抗冲击特性研究

在明确网壳结构冲击响应关键问题的基础上,提出了实用有效的网壳结构冲击响应分析方法,包括网壳结构冲击响应的特征指标（荷载作用与特征响应）、冲击响应的分析流程与计算模型三部分。并应用此方法对典型网壳（Kiewitt-8型单层球面网壳）的冲击响应特性进行研究,分析了荷载作用特点、主要节点的速度与位移变化规律、主要杆件的应力变化规律及网壳结构的能量变化特征;结果表明网壳的荷载作用是短时超强的半正弦脉冲;响应特点是在冲击瞬间冲击区局部响应骤增,并逐渐向支座方向传播,从冲击区到支座,结构局部响应依次达到极值,此外,冲击区破坏将导致速度与能量时程曲线突变。上述成果为网壳结构抗冲击研究奠定了基础,也为其他大型结构抗冲击研究提供借鉴。     

船用典型动力设备抗冲击性能评估研究

介绍了舰船设备抗冲击计算的动态设计计算法(DDAM)和时域模拟法,根据舰船动力机组各组成设备的结构特点,分别采用DDAM方法和时域加载法在频域和时域上对其进行抗冲击计算分析.计算分析结果表明,不同设备对冲击载荷的响应与设备本身的结构特点有关,且与冲击加载方向有很大关系.对于主汽轮机组和主减速齿轮装置,由于各个构件之间存在连接关系,螺栓、销钉及其连接结构的动态响应更为敏感.所得分析结论可以对开展舰船设备抗冲击计算分析以及新型舰船设备的抗冲击设计提供一定的参考.     

金属橡胶隔振器抗冲击性能研究

对金属橡胶隔振器的冲击性能进行了理论和实验研究。借助于金属橡胶构件的加载曲线和迟滞回线,研究了具有非线性干摩擦阻尼隔冲系统在短冲击和长冲击时的最大响应的计算方法,并借助于Matlab实现了最大冲击响应的逐步积分计算。通过实验研究了构件结构形状和参数、负载质量、冲击加速度等对金属橡胶构件抗冲击性能的影响,对理论方法进行了验证,为工程实践提供了依据。     

船舶中压交流真空断路器结构抗冲击性能研究EI北大核心CSCD

船舶机电设备的抗冲击性能是考核设备战时生命力的重要指标。该研究采用冲击试验机试验和数值仿真方法研究了船舶中压交流真空断路器的抗冲击性能。研究结果表明:原样机在冲击试验后出现了由于结构变形引起的技术特性参数变化(断路器一相超程过小);样机模型的应力危险区域主要存在于底板和支撑底座,对该部分结构采用数值仿真方法(频域载荷)改进模型,改进后模型满足抗冲击性能要求;时域载荷作用下断路器模型的瞬态响应特性呈现为垂向响应较为剧烈,横向、纵向较为缓和,且在0.015 s内响应最为剧烈,于0.15 s趋于稳定;两种载荷作用下的模型响应结果较为接近,其中频域载荷应力值统计结果整体略大于时域载荷,选用频域载荷仿真计算更为保守。     

液力减振器结构异响发生的微过程分析

将液力减振器的工作循环划分成更细微的过程并相应地进行了力学分析,建立了相应的微分方程,并利用M ATLAB软件进行了仿真计算,分析计算结果与台架试验结果一致。结果表明,活塞与油液间的间隙碰撞、活塞与缸筒的静动摩擦力交变和阀片与活塞的粘附均导致对汽车液力减振器活塞的冲击,其进一步的传递将产生结构异响。     

金属橡胶减振器抗冲击特性有限元仿真研究

目的 提出一种用于工程计算的金属橡胶数值模拟方法,为制备缓冲性能良好的金属橡胶材料提供了理论基础。方法 建立金属橡胶减振器有限元模型,由Sprng-Dampr165单元定义金属橡胶材料;通过数值模拟,计算了不同负载质量对其抗冲击特性的影响,并对其进行可行性分析。结果 有限元结果表明,响应加速度峰值在负载质量为4.2kg时,最大误差为27.72%;在负载质量为9.8kg时,最大误差为38.15%,试验结果与有限元结果趋势相同,验证了其可行性。结论 当冲击载荷较小时,提出的数值模拟方法在模拟金属橡胶减振器的抗冲击特性时有着较好的表现。     

A numerical study of the behaviour and failure modes of axially compressed steel columns subjected to transverse impact

In this study a numerical simulation of the behaviour and failure modes of axially compressed steel column subjected to transverse impact by a rigid mass at different impact speeds and locations is presented. Firstly, the capability of the present numerical model to trace the response and to predict different failure modes of transversely impacted beams and columns with and without axial compressive force has been validated. These failure modes include plastic global failure, tensile tearing failure and transverse shear failure. The validation was performed by comparing simulation results in term of the contact force, deformation shape, failure mode and the maximum transverse displacement with available published experimental test results by others. The progressive damage and failure model available in ABAQUS/Explicit has been utilized in the present numerical models to account for material shear and tensile tearing failure under impact. Comparisons between the experimental and simulation results confirmed that the numerical models were able to accurately predict the aforementioned failure modes. Thereafter, a parametric study has been conducted to investigate the effects of several parameters on the response of axially loaded steel column, based on the results of which simplifying assumptions on column behaviour under impact can be made to develop appropriate design calculation methods for steel columns under such loading conditions.     

港珠澳大桥桥梁钢管复合桩设计方法研究

介绍了港珠澳大桥项目概况及桥梁钢管复合桩工程设计方案。通过现场调研、资料收集、理论计算、数值模拟、室内外物理模型试验等手段,开展了大直径钢管复合桩受力性能试验和理论分析研究。详细分析了钢管与混凝土桩体的共同作用机理与协同工作性能,提出了钢管复合桩抗压刚度、抗弯刚度、竖向和水平承载能力计算方法,并验证了所提出的设计方法的正确性。研究成果对于完善钢管复合桩设计计算理论、优化施工工艺、相关规范修订、拓宽应用范围等提供了技术支持及实践依据。     

浅埋金属圆管在爆破拆除塌落冲击振动下的动态响应

为研究爆破拆除过程中浅埋地下金属圆管对塌落冲击的动态响应,采用模型试验和数值模拟相结合的手段,探究了塌落冲击载荷作用下塌落高度、重物质量以及管土刚度比对浅埋金属圆管动态应变的影响,得到了埋地圆管在不同参数影响的塌落冲击载荷作用下的动态响应规律;相似律指导下,采用数值计算方法验证了爆破拆除过程中塌落冲击浅埋金属圆管的缩比模型中土体和金属圆管的动力学响应符合相似关系。研究成果可以为复杂环境下高层建(构)筑爆破拆除工程的模型试验设计及减振防护设计提供理论参考。     

超重力场下球形炸药水下爆炸实验及数值模拟

常重力条件下,Mach数和Froude数无法同时满足相似。采用离心模型实验,研究水下爆炸冲击波特性及气泡脉动规律,并采用数值模拟方法重现了超重力场下的水下爆炸过程。实验及数值模拟的结果表明,重力的改变基本不影响冲击波的峰值,COLE理论在超重力环境下仍然适用,而超重力场下,小当量炸药可以模拟气泡的脉动迁移过程,其结果可以用于预测大当量炸药深水爆炸的特性。此外,为减少计算时间并提高计算精度,采用将二维冲击波作为初始条件映射到三维模型的建模方法。对于冲击波计算,网格尺寸宜取药包半径的1/20¹/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/21/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/2¹。     

超重力场下球形炸药水下爆炸实验及数值模拟

常重力条件下,Mach数和Froude数无法同时满足相似。采用离心模型实验,研究水下爆炸冲击波特性及气泡脉动规律,并采用数值模拟方法重现了超重力场下的水下爆炸过程。实验及数值模拟的结果表明,重力的改变基本不影响冲击波的峰值,COLE理论在超重力环境下仍然适用,而超重力场下,小当量炸药可以模拟气泡的脉动迁移过程,其结果可以用于预测大当量炸药深水爆炸的特性。此外,为减少计算时间并提高计算精度,采用将二维冲击波作为初始条件映射到三维模型的建模方法。对于冲击波计算,网格尺寸宜取药包半径的1/20~1/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/2~1。     

柔性棚洞在落石冲击作用下的数值分析

由于试验测试手段的限制, 通过试验无法测试得到柔性棚洞在落石冲击作用下的各种动力响应及能量吸收特性, 为此开展了柔性棚洞在落石冲击作用下的数值模拟研究。基于试验结论、理论分析和合理假设的基础上, 建立了柔性棚洞的数值模型。为验证数值模型及数值计算方法的可靠性, 从落石冲击作用时间、环形网下降的位移、横向拉索和环向支撑绳上最大荷载、柔性棚洞的变形特征以及钢拱架应变时程曲线5个方面, 对数值计算结果和试验结果进行了对比研究, 结果表明:所采用的数值模型和数值计算方法能够较好地预测柔性棚洞在落石冲击作用下的各种动力响应特性, 为后续深入研究提供了可靠的方法。