基于多体动力学有限元计算的一种舰用柴油机抗冲击性能仿真

抗冲击性是现代舰用柴油机的设计指标之一,仿真分析是柴油机抗冲击研究的重要手段。将各种波形的加速度时域输入载荷转化为冲击谱,发现脉宽为10ms的三角波加速度峰值与冲击谱等加速度线的值相同,建议将该波形作为设备抗冲击对比分析的标准输入载荷。基于ABAQUS6.7软件,建立包含柴油机主干部件的整机多柔体抗冲击分析模型,分别实现了某V6型柴油机在额定工况和停机工况下受冲击的仿真计算。仿真结果表明,柴油机冲击响应特性是非线性的,额定工况下受冲击时应力响应值并非是停机情况下受冲击的应力响应值和额定工况下工作应力的简单叠加。柴油机曲轴、机体、飞轮壳和机脚的冲击强度都需要通过仿真进行校核。     

船用柴油机抗冲击试验中测点布设方法研究

为有效评估舰船抗冲击试验中柴油机的冲击环境及其抗冲击性能,该文选取某型柴油机为研究对象,基于计算多体动力学理论,结合有限元方法,对其依次进行多刚体动力学、刚柔混合多体动力学、冲击动力学建模。基于建立的模型,计算得到舰载柴油机遭受水下爆炸冲击时加速度、位移时程曲线及曲轴的应力分布。结合毁伤理论,分析计算结果中不同参数的分布规律,给出柴油机抗冲击测量中不同测量参数的测点位置选取,为实际测量方案的制定奠定基础。整个建模和分析过程不失一般性,可应用于其他舰载机械设备。     

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。     

舰船轴系用液压螺栓抗冲击性能的数值仿真

液压螺栓由于装拆方便,可承受大扭矩而在舰船轴系中得到广泛应用。基于非线性接触理论,建立某型液压螺栓接触有限元分析模型,获得最大扭矩工况下液压螺栓的接触应力。基于现代冲击基础理论,建立液压螺栓抗冲击仿真模型,分别采用频域法和时域法对其进行考虑接触应力时的抗冲击性能仿真。计算得到该液压螺栓冲击载荷作用下的应力分布,为其抗冲击设计与评估提供依据。研究结果表明该液压螺栓符合抗冲击要求。     

一种柴油机机脚螺栓连接结构冲击极限载荷快速计算方法

把柴油机机脚螺栓连接简化为双弹簧模型,将其与设备一起简化为单自由度系统,结合等效弹簧的柔度曲线规律,设定了机脚螺栓连接的冲击失效判据,并建立了系统的冲击动力学方程。在这一过程中找到了一种快速判断机脚螺栓连接抗冲击性能的方法。     

法兰式液压联轴器抗冲击性能分析

法兰式液压联轴器作为船舶动力传递的关键部件,在造船工业中得到越来越广泛的应用,但目前对其抗冲击特性的研究较少。基于非线性接触理论,建立某法兰式液压联轴器接触分析模型,获得最大扭矩工况下联轴器各部件的应力分布。在此基础上,基于现代冲击理论,分别采用频域法和时域法对其进行抗冲击特性分析。计算得到该液压联轴器在冲击载荷作用下的应力分布,为船舶设备的抗冲击评估和设计提供依据。研究结果表明,该液压联轴器符合抗冲击性能要求。     

改进型手性周期结构覆盖层的抗冲击性能研究

针对一种改进型手性周期结构覆盖层进行分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,并通过SHPB试验及数值仿真研究其抗冲击性能,分析其能量吸收性能及变形特征。得到以下结论:在冲击作用下改进型手性周期结构的芯体由于自身惯性效应在结构中作受迫振动;改进型手性周期结构覆盖层具有良好的抗冲击性能,覆盖层及嵌入芯体可通过自身变形和运动来吸收冲击能量;可以利用有限元软件ABAQUS模拟SHPB试验来评估不同手性周期结构的抗冲击性能,通过数值仿真可以对结构尺寸与材料参数进行优化,得到抗冲击性能更好的手性周期结构。     

柴油机隔振系统抗冲性能研究

建立柴油机隔振系统虚拟平台模型。对系统进行模态分析,并按国军标GJB要求模拟系统横摇摆情况,分析受冲击时系统的响应。仿真结果表明,针对稳态情况设计的隔振装置具有一定的冲击隔离能力。     

船舶浮筏隔振系统冲击响应的时域计算

舰艇特别是潜艇在战斗条件下的主要威胁来自水中非接触性爆炸,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,即这些措施可以限制冲击作用时设备与基座之间的最大相对位移以及设备的最大加速度,使用隔振装置就是一种较好的冲击防护措施.因此在隔振装置的设计阶段必须对其抗冲击性能进行校核,从而保证隔振装置的抗冲击性能.各种有限元分析软件例如MSC.NASTRAN软件可以应用于隔振装置的抗冲击性能校核.应用MSC.NASTRAN软件及其前后处理模块MSC.PATRAN对旅游船上柴油发电机组浮筏隔振装置进行有限元建模和分析,首先对筏体和浮筏隔振系统模型进行理论模态分析和计算,且计算结果和试验结果吻合较好;接着对浮筏隔振系统模型进行瞬态响应分析,从而考核该装置的抗冲击能力.以旅游船浮筏隔振装置为分析对象的目的在于探讨舰艇浮筏隔振装置抗冲击性能校核的时域计算方法,分析计算方法可用于舰艇隔振抗冲装置抗冲击性能的分析计算.     

内燃机曲柄连杆机构冲击动力学分析

基于多体动力学和有限元方法,以柴油机曲柄连杆机构为研究对象,综合考虑机构内部复杂的接触关系、主轴承油膜刚度、轴承间隙以及非线性因素,分别在柴油机额定工况和静止工况下,基于BV043/1985标准对机构进行抗冲击性能评估。结果表明：机构符合BV043/1985标准关于冲击安全级A级设备的相关要求,且在额定工况下的冲击响应高于静止工况;曲轴的冲击响应高于连杆。因此,需重点考虑:主轴承油膜刚度和轴承间隙对机构的冲击性能有较大影响,进行冲击动力学分析时不可忽略。     

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。     

柴油发电机动力装置的实船冲击测试技术

柴油发电机动力装置是现代船舶最重要的动力设备之一,其抗冲击性能对整个船舶的生命力至关重要。实船冲击试验是研究柴油发电机动力装置抗冲击性能的有效手段,对实船冲击试验中柴油发电机动力装置的冲击测试技术进行探讨,对动力装置的测试参数选取、传感器布置、测试系统搭建、测量数据分析进行研究,总结出柴油发电机动力装置的实船抗冲击测试方法,研究成果可应用于其它船舶动力设备的实船冲击测试。     

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。     

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。     

舰用变压器冲击响应计算

变压器是舰船电力系统的重要组成部分,其可靠性对于舰艇的生命力和战斗力有着非常重要的影响。利用ANSYS软件建立了某舰用变压器的有限元模型。通过对有限元模型进行结构振动模态分析,分析变压器的固有振型特性,验证模型的合理性。研究舰用变压器的冲击载荷,对变压器模型进行瞬态响应分析计算,得到变压器应力最大时刻和应力最大位置,并进行抗冲击载荷分析,有利于舰用变压器抗冲击性能的进一步研究。     

强碰撞中型冲击机冲击环境特征

强碰撞中型冲击机是GJB150.18-1986规定的标准考核设施之一,它主要对于质量介于120 kg～2.7 t的舰船设备进行冲击考核,用于评定舰船设备的抗冲击能力 [1]。美国的中型冲击机经过大量的冲击环境试验,经过总结制定MIL-S-901系列中的标准考核工况,我国的中型冲击机仿照美国来设计,考核标准也参照美国标准来制定,但我国中型冲击机的冲击环境特征是什么,影响冲击环境的因素是什么,现有标准存在的问题是什么还不是十分清楚。针对这些问题给出我国中型冲击机应满足的冲击环境要求,提出我国舰船设备抗冲击考核标准的改进建议。     

新型缓冲阻尼器设计及其冲击响应特性研究

针对强冲击环境下设备防护问题,提出一种新型缓冲阻尼器。该阻尼器依据环形间隙阻尼系数计算公式,以双出杆阻尼器为改进基础并利用弹性力与阻尼力相位差原理而设计。通过单自由度数学模型计算分析了新型缓冲阻尼结构的冲击响应与自身特性。结果表明,相比于双出杆流体阻尼器,该阻尼器在保证不增加绝对加速度与相对位移幅值的前提下,可有效降低残余响应,被隔离体复位时间缩短48%。在特性分析中,相比双出杆流体阻尼器,新型阻尼器耗能增加了28%,两者阻尼力最大相差470 N。根据正、负双波试验的结果,说明了数值仿真可以较为准确地描述新型缓冲阻尼器在冲击下的响应特性,同时,也验证了该缓冲器具有较好的抗冲减振能力。     

强震区黏滑断层隧道刚柔相济抗减震技术模型试验研究

为研究强震区黏滑断层隧道刚柔相济抗减震技术,依托都汶高速龙溪隧道F8黏滑断层段,开展了静力断层黏滑错动试验和大型三方向六自由度强震震动试验,通过对试验数据的分析,主要研究了上下盘隧道结构的纵向应变、接触压力和内力。试验结果表明:施设减震缝后,沿纵向隧道结构纵向应变及接触压力增加倍数由剧烈变化变为较均匀变化;采用结构加强抵抗断层黏滑错动和强震震动对隧道结构的影响,效果有限;通过施设减震缝抵抗断层黏滑错动和强震震动的影响,效果明显,隧道结构纵向应变抗减震效果97%以上,接触压力抗减震效果86%以上,安全系数最小值增加5倍以上;强震区黏滑断层隧道采用刚柔相济抗减震措施进行设防,可大幅提高隧道结构的安全性,安全系数最小值增加8倍以上。研究成果可为强震区黏滑断层隧道抗减震设防设计提供参考。     

船用主汽轮机汽缸冲击响应的计算与实验研究

目前船用大型设备的抗冲击性能研究主要采用数值手段进行仿真,而相关实验研究较少,数值计算的精度能达到多少还不确定。为此以船用主汽轮机汽缸为研究对象,建立有限元模型,采用时域模拟法计算汽缸模型在冲击载荷作用下的响应;以计算结果为指导,在大型冲击振动台上进行扫频、冲击实验。将计算值与实验值对比验证,证明计算模型和方法的正确性,分析误差产生原因,评估结构的强度。研究表明：时域模拟法计算的结果比实验值有30%左右的误差;实验与数值计算相结合才能合理的对设备进行抗冲击分析。