筏体和基础弹性对船舶设备冲击响应影响的试验分析

试验研究是船舶机械设备冲击隔离性能分析的主要方法之一。为了分析筏体弹性、基础弹性和限位器间隙对冲击响应的影响，设计制作了可以考虑筏体弹性和基础弹性的带有限位器的浮筏隔振系统试验模型。试验结果表明筏体弹性和基础弹性对系统的冲击响应均有一定程度的影响，它们使得机组的最大加速度响应减小，提高系统的抗冲击隔离效果。对于刚性浮筏隔振系统和弹性浮筏隔振系统，限位器与冲击响应之间的关系是相同的，即安装限位器之后将使得筏体和机组的加速度响应增大，随着限化器间隙的减小，筏体和机组的最大加速度响应进一步增大。     

利用增量模态叠加法计算带限位器隔离系统非线性冲击响应

舰船机械设备冲击隔离技术研究是一个较为复杂的综合性问题，特别是安装限位器之后，使得隔离系统不能作为线性系统来处理，因而在冲击响应计算时就不能直接采用模态叠加≯和基于机械振动模态理论和响应谱的动态设计分析方法（DDAM），需要探索新的计算方法。论文将增量模态叠加法推广应用于带有限位器的多层隔振系统的冲击响应计算之中。计算结果与冲击试验结果基本一致，说明采用增量模态叠加法计算浮筏隔离系统的冲击响应是可行的。论文利用增量模态叠加法计算分析了限位器安装位置及其参数对冲击响应的影响，结果表明，安装在浮筏隔振系统不同位置上的限位器，将会对机组和筏体的最大加速度和最大位移响应产生不同的影响。     

限位器对隔振系统抗冲击性能的影响

水面舰艇特别是潜艇在战斗条件下的主要威胁来自水中爆炸物的非接触性爆炸,选用抗冲击性能好的设备和对设备采取冲击防护措施可以保证艇上设备的安全性,使用隔振装置就是一种较好的冲击防护措施。对于通常的隔振装置,在一定的冲击作用下,设备的相对位移响应较大,可能超过了设备外接管线的变形能力,甚至超过了隔振器本身的极限变形能力。在隔振装置中使用限位器可以有效地限制设备的最大相对位移。通过对弹性限位器各参数(工作间隙和刚度)对隔振系统抗冲击性能(设备的最大加速度和最大相对位移)的影响的探讨,提出了限位器各参数的确定方法。对浮筏隔振系统中限位器的参数进行设计,应用MSC.NASTRAN 软件对具有限位器和没有限位器的浮筏隔振系统冲击响应进行计算,分析了限位器对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响。     

带限位器的浮筏隔振系统的冲击响应分析

研究带限位器浮筏隔振系统力学模型及在基础冲击激励下的响应,应用多刚体系统动力学理论,首先给出了带有限位器的浮筏隔振系统在局部坐标系下刚度矩阵表达式,然后在总体坐标系下建立了浮筏隔振系统的运动方程,采用纽马克直接积分法计算带限位器的浮筏隔振系统在基础冲击激励下的运动响应,并结合工算例进行讨论,得到了有意义的结论.     

基于子结构模型的平置式浮筏隔振系统功率流传递特性分析

针对大型船用浮筏隔振系统的声学优化设计问题,从振动能量传递角度出发,研究浮筏隔振系统各子结构参数变化对系统隔振性能的影响,分析振动能量由设备机脚经浮筏隔振系统传至基础的传递规律。采用子结构导纳综合法,建立基于弹性基础的多激励源多自由度浮筏隔振系统动力学模型,通过仿真分析不同子结构参数条件下浮筏系统振动功率流传递特性和变化规律。仿真结果表明:平置式浮筏系统中隔振器刚度、机组和筏体质量、弹性基础板厚度等结构参数对传入基础的功率流影响较大,减小隔振器刚度、增加机组设备、增加筏体质量、增大基础板厚度均可有效降低传入基础的振动能量。     

带限位器单层隔振系统冲击响应研究

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了限制设备受到冲击载荷时发生过大变形,隔振系统通常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,采用时域有限元分析方法,分别对带有不同阻尼限位器的隔振装置受到水下爆炸载荷冲击下的响应进行数值仿真研究,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移响应和绝对加速度响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响,旨在为舰艇设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

弹性限位器对双层隔振装置抗冲击性能影响分析

对于采用隔振装置的设备,在一定冲击作用下,设备的相对位移响应较大,可能超过了设备外接管路的变形能力,甚至超过了隔振器本身的变形范围。因此,在保证设备加速度响应的前提下,须在隔振装置中使用限位器以限制设备和隔振器的最大相对位移。以带有弹性某双层隔振装置的设备为研究对象,以非线性弹簧单元模拟限位器,采用直接积分法计算并分析上、下层限位器本身以及上、下层限位器参数（刚度、间隙）的变化对隔振装置的影响,最后得出有意义的结论并用于指导设计。     

浮筏隔振装置抗基础冲击的研究

本文对船舶浮筏装置的抗基础冲击特性进行了理论分析与试验研究。在建立隔振装置力学模型的基础上，推导了隔振机组的冲击加速度以及隔振器变形量的表达式，计算得到其与频率比及质量比的关系，讨论了浮筏参数的选取。在理论分析的基础上，通过船舶浮筏模型试验，研究了浮筏隔振装置对于船体基座冲击的响应，讨论了影响冲击隔离的因素。     

弹性限位浮筏系统的随机振动建模与算法

对具有弹性限位的浮筏隔振系统,采用单边约束动力学方程,引入接触力,建立系统的确定性方程。再设系统的激励受随机因素的影响,导出系统的随机离散动力学模型,给出离散的计算格式。由于浮筏系统中限位器的个数很多,系统受冲击后,限位器接触状态的可能性非常多,因此对于限位器的接触状态的判别采用了人工神经网络,使得接触计算得以实现。最后通过实例分析对系统的随机动力学特性进行分析,给出噪声对系统振动周期性的影响,以及限位器间隙与位移方差之间的关系。     

单层隔振系统中塑性限位器应用设计

提出舰船单层隔振系统中采用以聚氨酯泡沫为材料的限位器进行设备限位,研究塑性限位器各参数对舰船设备最大加速度和最大相对位移这两个重要指标的影响,提出确定限位器参数理论方法,采用Matlab软件将塑性限位器理论量化方法和设计计算程序用于单层隔振系统模型,并进行冲击实验,证明该理论方法的正确性。     

冲击激励下含限位器的气囊-船用旋转机械系统的动力学特性分析

主要研究了冲击激励下含限位器的气囊-旋转机械系统的动力学特性。首先,考虑了轴承的非线性油膜力和转子的不平衡力等因素,建立了在冲击激励下气囊-旋转机械系统的非线性动力学模型;然后,采用数值模拟的方法分析了冲击激励下,限位器对气囊-旋转机械系统动力学特性的影响,讨论了在限位器不同刚度比、安装间隙、阻尼比等参数下气囊-旋转机械系统的动力学响应。结果表明:限位器的刚度和安装间隙对冲击激励下系统的最大相对位移和绝对加速度有较大影响,而阻尼对其影响会随着刚度比的增大而减小。     

Ruzicka隔振器在冲击隔离中的特性和作用

传统的隔振器是在保证隔振效果的前提下再考虑抗冲击问题,所以一般刚度较小,冲击隔离率虽高,却容易造成较大的相对位移,而在附加限位器后,由于刚度突变,又容易引起二次冲击。建立Ruzicka抗冲系统模型,在能量守恒定律的前提下,得到传统的及Ruzicka抗冲系统的缓冲系数。结果表明,在某些参数域内,Ruzicka隔振器具有更优的抗冲性能。文中对Ruzicka抗冲系统进行无量钢化,以基础加速度半正弦波作为冲击输入,计算系统在不同参数条件下的冲击响应,得到具有较高抗冲击性能的参数域。冲击响应的计算也表明了在传统抗冲系统严重失效的情况下,Ruzicka隔振器仍然将被隔离设备的最大加速度和相对位移限制在允许的范围内。     

中型浮动冲击平台结构设计研究

大中型舰载设备的抗冲击考核试验需通过浮动冲击平台进行,而平台的结构形式决定试验能否成功进行。本文对我国尚未起步建设的中型浮动冲击平台进行了结构设计分析。通过非线性双渐近法对平台的响应进行分析,提出了几种浮动冲击平台结构形式,对其强度和冲击环境进行了分析。结果表明：浮动冲击平台的主要响应为刚体运动,外板夹层箱形梁结构形式的平台强度最好,平台内底板提供的冲击环境中谱位移与谱速度与规范较吻合,谱加速度需利用甲板模拟器辅助装置滤波才能与规范较一致。分析成果可为我国用于大中型舰载设备考核的浮动冲击平台建设提供参考。     

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。     

矩形脉冲激励下斜支承系统易损件的冲击特性研究

以考虑易损件的斜支承包装系统为研究对象,建立了矩形脉冲激励下系统无量纲非线性冲击动力学方程。 利用龙格-库塔数值分析方法求解冲击动力学方程,以易损件加速度响应峰值与脉冲激励幅值之比为易损件的响应指标,脉冲激励时间、系统频率比作为变量,构建了易损件的三维冲击谱。 分析讨论了系统支承角、脉冲激励幅值以及质量比等对冲击响应谱的影响规律。 研究表明:随脉冲激励幅值增加,或随系统支承角减小,易损件加速度响应峰值增加且波动加剧;系统响应对低频率比较为敏感,增加频率比可抑制易损件加速度响应峰值,低频率比时增加质量比可降低易损件加速度响应峰值。 研究结果可为斜支承包装系统的设计提供理论依据。     

斜支承弹簧系统跌落冲击响应及影响因素分析

以斜支承弹簧系统为研究对象,建立了跌落冲击条件下系统无量纲非线性动力学方程。利用龙格-库塔数值分析方法求解动力学方程,讨论了无量纲跌落冲击速度、系统支承角及阻尼等对系统响应的影响。研究表明,随着无量纲跌落冲击速度的增加,系统位移响应峰值和加速度响应峰值增加;随着支承角的减小,位移响应峰值增大,加速度响应峰值减小;阻尼对系统响应影响显著,对系统加速度峰值影响存在最佳阻尼比,最佳阻尼比随系统支承角减小而减小。通过适当地选取阻尼比及支承角可有效地改善系统的抗冲击能力。