舰用燃机抗冲击分析方法与模型简化研究

发布时间：2017-11-08 10:38

  本文关键词：舰用燃机抗冲击分析方法与模型简化研究

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【摘要】：燃气轮机以其本身的诸多优点,现已成为许多国家水面舰艇的主要动力装置。随着水中兵器的发展,非接触式爆炸冲击给燃机带来了严重的威胁,因此燃机的抗冲击能力直接关系到舰艇的战斗力。本文针对燃机受到的水下非接触式爆炸的冲击问题,采用数值模拟的方法研究了某型号燃机的抗冲击性能,提出了模型简化的方法以及机匣改进方案。本文首先论述了燃气轮机抗冲击数值方法研究的目的与意义,回顾了三种抗冲击数值方法的理论基础。等效静力法是一个简单的静力分析,静力荷载与设备自身的重量有关。动力学设计法是建立在模态分析理论的基础上,将一个多自由度系统简化为多个单自由度系统,通过对模态解的合成得出设备各部位的冲击响应。时域动力分析法则是对设备进行时域上的动力分析,通过逐步积分来计算每一时间步上的动力响应。本文以某型舰用燃机为对象,对燃机的三种抗冲击方法进行了比较研究。首先,在Femap软件中建立了燃机的有限元模型,然后用有限元软件NX-Nastran进行了等效静力法、动力学设计法(DDAM)以及时域动力分析法三种抗冲击分析,最后比较了三种方法的计算结果。结果表明,支撑系统是燃机在冲击载荷下的薄弱部位。总结了三种抗冲击方法的特点,并对它们的优缺点进行了比较。为了方便对燃机支撑系统进行后续的抗冲击分析,以及减小对支撑系统优化的计算量,本文对燃机的模型进行了简化,将转子和机匣简化为伯努利-欧拉梁和集中质量模型。然后对简化模型进行了模态分析以及三种抗冲击分析,并将计算结果与原始模型的计算结果进行对比。结果表明,简化后的模型尽管丢失了部分振型,但是对支撑系统的抗冲击结果影响较小,并且简化后模型的自由度显著降低,因此该简化模型可以用来对支撑系统进行优化分析。在抗冲击分析中发现,中介机匣的应力响应较小,有较大的强度储备,所以对中介机匣支板的厚度做了调整,将其厚度减小了一半。然后结合子模型技术对改进模型进行了强度与刚度的校核,结果表明改进后的模型在强度与刚度上均满足要求,并且有效的降低了模型质量。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.1

【参考文献】

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1 江国和;沈荣瀛;华宏星;吴广明;;舰船机械设备冲击隔离技术研究进展[J];船舶力学;2006年01期

2 赵应龙;何琳;吕志强;;应用DDAM进行船舶浮筏隔振装置抗冲击计算[J];工程力学;2007年04期

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本文编号：1156808