水下爆炸作用下舰船设备冲击谱计算方法研究

舰船设备在水下爆炸作用下的冲击谱计算,一般采用设备基础测得的加速度信号通过杜哈曼积分获得,但由于信号中零漂和高频干扰的存在往往使得计算结果不能真实反映设备的冲击环境,为解决这一问题提出了多项式最小二乘法对测量原始信号进行零漂修正,采用自适应滤波器对修正后信号进行滤波处理的预处理方法。信号经过预处理后再采用杜哈曼积分进行冲击谱计算,通过计算冲击谱与簧片仪实际测得的冲击谱进行对比验证了计算方法的可行性。计算结果可以作为舰船设备在水下爆炸作用下冲击防护设计的依据,该方法也可以作为其它振动冲击领域冲击谱计算与分析的参考。     

基于低频振子与傅里叶变换相结合的低频冲击响应谱修正方法

舰载设备抗冲击试验中的冲击环境通常由加速度信号计算得到的冲击响应谱表征。原始加速度信号含有趋势项误差,导致冲击响应谱低频段谱线严重失真。基于冲击响应谱与傅里叶变换幅值谱数值等价关系,提出一种低频振子等位移线结合傅里叶变换的修正方法,并利用冲击试验机进行验证试验。研究结果表明,应用此修正方法可将冲击响应谱低频段谱线斜率由-3.245 dB/oct提高到5.631 6 dB/oct,同时对中高频段谱线影响极小,能够更为准确的反映舰载设备抗冲击试验中的冲击环境,对于指导舰载设备抗冲击能力的校核工作具有一定的应用价值。     

典型接合面冲击动态响应

舰艇设备中存在着大量的接合面,其在冲击载荷作用下的动力学传递特性是设备响应计算的关键。本文通过试验和数值计算方法对一具有典型接合面的模拟设备在冲击载荷作用下的动响应进行了研究,并对接合面在冲击载荷作用下的动力学特征、冲击载荷沿接合面的传递规律等进行了探讨,研究表明接合面刚度在冲击响应过程中呈非线舰艇设备中存在着大量的接合面,其在冲击载荷作用下的动力学传递特性是设备响应计算的关键。通过试验和数值计算方法对一具有典型接合面的模拟设备在冲击载荷作用下的动响应进行研究,并对接合面在冲击载荷作用下的动力学特征、冲击载荷沿接合面的传递规律等进行探讨,研究表明接合面刚度在冲击响应过程中呈非线性变化,接合面对加速度分布有较大影响,通过试验结果与数值计算结果的对比可知,所采用的接合面数值计算方法具有工程实用精度。性变化,接合面对加速度分布有较大影响,通过试验结果与数值计算结果的对比可知,本文所采用的接合面数值计算方法具有工程实用精度。     

风载和冲击载荷激励下的框架结构的模态参数辨识

通过测量框架结构在风载和冲击载荷作用下的加速度响应,使用子空间辨识方法从响应信号中提取结构的模态参数.冲击载荷能改善响应信号的信噪比,减小风载的不平稳随机干扰对参数估计的影响.在参数提取算法中,通过构造特殊形式的辨识矩阵,将特征频率、阻尼比和特征振型估计分两步完成,即先估计特征频率、阻尼比,后估计特征振型.该方法提高了密集模态在强噪声干扰下的可辨识性,同时增强了虚假特征的识别能力.     

基座刚度对设备隔振器限位引起的二次冲击影响特性研究

隔振器作为舰用设备抗冲击的重要防护手段被广泛应用,而带有限位功能的隔振器在特定情况下所产生的二次冲击问题也是目前抗冲击设计所关注的主要问题之一。带有限位功能的隔振器可能会产生二次冲击效应,因此合理选择限位器刚度及设置限位位移,以确保冲击响应允许的条件下合理选择两种参数。同时,在研究设备抗冲击性能时是否考虑设备安装基座刚度,对设备抗冲击研究结果影响较大。以单自由度和双自由度无阻尼系统为研究对象,基于分段函数研究的方法,分析基座刚度对冲击响应的影响及不同限位器刚度及限位距离对冲击响应的影响,提供更为准确选择限位隔振器的依据。     

水下爆炸作用下潜艇冲击环境影响因素研究

潜艇结构在其生命周期内不可避免会遭受水下爆炸冲击载荷作用,水下爆炸载荷引起的潜艇板架结构冲击响应往往是引起舰载设备破坏的主要因素,为保证潜艇结构安全性和舰载设备正常使用,有必要对潜艇设备冲击环境进行深入研究。潜艇在水下爆炸载荷作用下冲击环境计算涉及到攻角、炸药类型、冲击因子、水深以及舰载设备安装位置等多方面因素影响。采用数值仿真方法,对影响潜艇设备冲击环境的多方面因素分别进行研究,为潜艇结构抗冲击设计提供参考。     

水下爆炸不同冲击环境下的舰载设备响应分析

为了研究不同冲击环境下的舰载设备的响应及激励力频率对设备响应的影响,对不同类型和重量设备的响应进行了数值仿真和理论分析。将舰载设备在冲击载荷作用下的受力模型简化为基础激励的多自由度系统,利用虚拟约束边界模态方法建立了不同冲击环境下多自由度系统响应的计算方法,通过系统的频响函数分析激励力频率对设备响应的影响。结果表明:冲击谱参数中谱位移和谱速度对设备响应影响较大,而谱加速度大幅变化对设备响应基本无影响;当激励力频率大于舰载设备中各主要子结构中最高的低阶自由界面模态截断频率的两倍时,可忽略激励力对设备响应的影响。分析结果可对舰载设备在冲击载荷作用下的响应分析及抗冲击评估提供参考。     

低频振子设计及其冲击响应试验分析

在低频段冲击响应谱的测量中,传统的簧片仪所测谱值精度不高。为了更精确测量水下实船爆炸冲击的低频响应谱,设计一种低频振子结构,通过有限元软件分析该低频振子在不同类型冲击载荷作用下动态响应规律,然后进行了实物试验。试验表明,所设计的低频振子绝对加速度响应与有限元仿真计算结果相一致,而且其冲击载荷的动态响应与载荷的强度有着密切联系,所设计的低频振子对低频段冲击响应谱测量是有效的,同时有关结论也为低频振子结构的进一步优化提供理论依据。     

基于SEA的空间光学遥感器冲击响应预测

为了对空间光学遥感器进行冲击响应预测,提出了一种基于统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)原理的新方法;基于稳态SEA推导了瞬态SEA的能量流平衡方程,结合虚拟模态综合与仿真方法(Virtual Mode Synthesis and Simulation,VMSS)和SEA方法进行空间光学遥感器的冲击响应预测;首先根据SEA原理,建立了典型空间光学遥感器的简化SEA模型,采用理论计算和试验测试的方法,得到了该模型各子系统的模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子;在火工品附近安装冲击加速度传感器,点火起爆,测得冲击加速度时域曲线,以该测试数据为分析模型的输入,基于SEA方法进行冲击响应分析,得到反射镜子系统、遮光罩子系统、载荷板子系统的冲击响应谱曲线,该曲线与试验数据比对表明,在低频段由于模态密度较低,预测精度较差,在高频段其一致性小于4d B,从而验证了该方法在结构高频冲击响应预测的有效性。     

利用冲击试验获得缓冲材料振动传递率的研究

基于冲击信号是一非周期信号,在冲击脉冲作用下通过测量冲击激励和在该激励下的冲击响应,对其进行频谱分析,最后得出振动传递率.本文论述了这一方法的理论依据以及可行性.     

冲击响应谱的规律

根据冲击响应谱的基本原理,质量/弹簧系统的冲击响应求解十分复杂,须借助计算机才能进行,但是由两种特殊波形--尖峰形脉冲和方波形脉冲可以得到冲击响应谱的总体规律,而无须复杂的积分计算.文中详细介绍了一弹簧/质量系统在某一冲击输入作用下的冲击响应谱曲线的绘制方法.     

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。     

舰艇电气设备中簧片式触点开关冲击响应分析

簧片式触点开关广泛应用于舰艇的电气设备中。舰艇受到爆炸冲击时,簧片式触点开关易发生断路或簧片产生塑性变形,影响设备的可靠性,危害舰艇的安全。为了校核簧片式触点开关的抗冲击能力,首先对处于闭合状态的簧片式触点开关进行接触模态分析,然后对其施加多种典型冲击载荷并采用Bathe复合积分法开展计算,最后通过提取动、静触头之间的接触力来判断簧片式触点开关是否发生断路,同时观察簧片根部在冲击载荷下是否发生塑性变形。研究发现：动、静触头之间的接触力在冲击载荷作用时波动剧烈,而在自由振动时则呈现出明显的周期性,且振动频率接近一阶固有频率;在幅值相同的情况下,高频冲击载荷更容易诱发剧烈的接触颤振而断路,低频冲击载荷会使簧片根部的应力较大而塑性变形。讨论了负波延迟对冲击响应的影响,提出了改善簧片式触点开关抗冲击能力的措施。     

激光干涉法一次冲击加速度计动态特性校准

介绍利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度动态特性校准的一种方法。将冲击加速度直接绝对溯源于基本量和单位(时间和长度);说明差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的频率特性曲线和传递函数实验结果;使用本文方法可以进行加速度计动态特性的校准测试。     

冲击响应谱时域合成算法研究

为利用电动振动台进行模拟冲击环境试验,给出了一种时域冲击波形合成方法.依据冲击响应谱时域合成的一般原则,选择合成小波中的正弦窗波作为基本波形,给出了确定各基本波形的波形参数的方法.计算结果表明所提算法是有效的,所合成的时域冲击波形能够满足参考冲击响应谱的精度要求,为开发冲击谱试验的控制软件研究者提供了一种思路.     

发泡聚乙烯包装系统冲击谱研究

建立了发泡聚乙烯缓冲包装系统的缓冲模型,运用四阶变步长Runge-Kutta方法,计算出了此非线性系统在半正弦脉冲冲击下的冲击响应谱,并讨论了参数λ1,λ2和λ3对冲击谱的影响规律。     

冲击响应谱的应用方法研究

现在设计产品的运输包装广泛采用五步法或六步法,这其中都要确定产品的脆值,都要用到破损边界理论.但实际上人们已经认识到破损边界理论并不能准确地描述产品的特性,利用它设计的缓冲包装也存在严重的保守问题.在此将讨论如何将冲击响应谱应用于缓冲包装设计,以使缓冲包装的设计最优化.     

基于激光干涉法的一次冲击微分加速度动态特性校准

介绍了利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度校准的一种方法,并着重讨论微分加速度的动态特性校准。将冲击加速度和微分加速度直接溯源于基本量和单位(时间和长度);叙述了差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的微分加速度的频率特性曲线和传递函数的实验结果。结果表明,该方法可以进行加速度计之微分加速度的动态特性的校准测试。     

舰艇冲击响应数据滤波频率选取方法分析

由于冲击响应数据具有较强烈的非线性与瞬态性,研究难度较大,目前在舰艇抗冲击技术研究领域还没有相应的标准规范或统一的滤波频率选取方法。本文利用冲击响应的冲量信息变化情况作为滤波频率选取依据,给出了具体的分析方法及判据。并应用该方法分别分析了舰艇船体结构与设备的冲击响应数据滤波频率,结论如下：不同爆距,船体结构同一部位,冲击响应数据的滤波频率取值相同;不同爆距,舰艇同一设备相同部位,冲击响应数据的滤波频率取值不同。     

设备冲击极限载荷及分析实例

船用设备抗冲击能力用冲击极限载荷来衡量,可应用于设备以及隔振系统的选型和设计,是船舶抗冲击研究的重要内容之一。设备冲击极限载荷是设备本身的固有特性,利用冲击输入的加速度或冲击谱来表征。船用柴油机的冲击失效判别准则有应力超限、应变超限、位移超限、连接结构失效等。TBD234V6柴油机冲击响应仿真分析表明在BV043/1985规定的冲击载荷下,停机状态时应力指标超限,零部件之间变形指标达到1～2 mm,需要在装配零部件时保证不会引起干涉,曲轴变形指标表明油膜被破坏,因此,该型柴油机必须加装隔冲装置。机脚螺纹连接冲击响应线性计算表明,螺纹连接产生分离。