某舰船发射装置加强结构的有限元分析及优化设计

发布时间：2017-08-23 15:37

  本文关键词：某舰船发射装置加强结构的有限元分析及优化设计

  更多相关文章： 舰船 加强结构 固有频率 灵敏度 瞬态动力分析 轻量化

【摘要】：本文以舰船发射装置的加强结构为研究对象,重点研究了加强结构的动力特性与动力响应并对基座进行了轻量化设计。以有限单元法为基础,在ABAQUS中采用板壳单元建立了加强结构各部件的有限元模型,然后利用绑定约束将各部件组合成加强结构的整体有限元模型；采用集中质量单元与耦合约束模拟发射装置与加强结构的连接,并将该模型用于结构的动力分析中。对加强结构有限元模型进行模态分析,得出其固有频率与振型,然后基于灵敏度分析理论对加强结构中可能产生共振的频率进行优化设计,改善了结构的动力特性同时保证了结构总质量变化不大。基于非线性动力学理论,对加强结构进行瞬态动力分析,通过仿真计算得到了舰船发射装置加强结构在12种射击工况下的应力分布以及耳轴处的Z向位移振动曲线。结果表明,各个工况下加强结构均满足强度和稳定性要求,并存在一定的优化余量；且当舰船纵摇,发射装置沿方位角0°、俯仰角85°射击时,加强结构所受应力最大,振动最强烈。将基座模型导入HyperMesh后,采用序列二次规划法在OptiStruct对基座进行轻量化设计。优化后,基座总质量减轻但强度和稳定性依旧满足使用要求,为舰船其他结构的优化设计提供参考和理论依据。
【关键词】：舰船 加强结构 固有频率 灵敏度 瞬态动力分析 轻量化
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.703.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 选题的背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 船体结构的强度研究10-11
• 1.2.2 船体结构的振动研究11-12
• 1.2.3 结构轻量化设计12-14
• 1.3 本文的研究内容14-15
• 2 加强结构的有限元建模15-28
• 2.1 有限元法基本理论15-21
• 2.1.1 有限元法分析过程概述15-17
• 2.1.2 应力计算方法17-18
• 2.1.3 壳单元基本理论18-21
• 2.2 有限元模型的建立21-27
• 2.2.1 力学计算模型的建立21
• 2.2.2 几何建模原则21-22
• 2.2.3 模型计算范围与坐标系的确定22
• 2.2.4 支柱22
• 2.2.5 舱壁骨架22-23
• 2.2.6 球扁钢的模拟23-24
• 2.2.7 发射装置的模拟24
• 2.2.8 焊缝的处理24-26
• 2.2.9 单元形状的选择26
• 2.2.10 网格划分26
• 2.2.11 计算模型26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 加强结构的模态分析与优化28-45
• 3.1 模态分析的基本理论28-31
• 3.1.1 实特征值分析28-30
• 3.1.2 振型向量的性质30-31
• 3.2 主模态的提取31-33
• 3.3 舰船发射装置加强结构的模态计算33-35
• 3.3.1 模态分析边界条件的确定33
• 3.3.2 模态计算结果33-35
• 3.4 外界干扰对结构动态性能的影响35-36
• 3.4.1 螺旋桨激振力35
• 3.4.2 柴油机激振力35-36
• 3.4.3 武器的射击频率36
• 3.5 共振分析36-37
• 3.6 加强结构的动力特性优化37-44
• 3.6.1 设计变量的选择37-38
• 3.6.2 灵敏度分析38-41
• 3.6.3 约束条件41-42
• 3.6.4 基于灵敏度分析的加强结构优化设计42-44
• 3.7 本章小结44-45
• 4 加强结构的瞬态动力学分析与校核45-57
• 4.1 瞬态动力学理论基础45-47
• 4.1.1 瞬态动力学分析的基本概念45
• 4.1.2 瞬态动力分析的求解方法45-46
• 4.1.3 ABAQUS/Standard的增量步46-47
• 4.2 不同发射工况下的瞬态动力学仿真47-56
• 4.2.1 各部件之间的连接关系47
• 4.2.2 载荷计算及工况47-51
• 4.2.3 阻尼51
• 4.2.4 衡准51-52
• 4.2.5 舰船发射装置加强机构的瞬态动力分析结果52-55
• 4.2.6 主要构件稳定性校核55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 基座的轻量化设计57-69
• 5.1 轻量化设计的途径57-58
• 5.2 基座优化初始结构的有限元模型58-59
• 5.3 工况选择及边界条件处理59-60
• 5.4 结构优化设计理论基础60-64
• 5.4.1 优化设计基本算法60-62
• 5.4.2 近似模型62-63
• 5.4.3 约束屏蔽63-64
• 5.5 基于OptiStruct的尺寸优化设计64-68
• 5.5.1 尺寸优化数学模型的建立64-65
• 5.5.2 灵敏度分析65-67
• 5.5.3 尺寸优化结果67-68
• 5.6 本章小结68-69
• 6 结束语69-71
• 6.1 工作总结69
• 6.2 工作展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 附录76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张建舟;;舰载飞航弹舷向斜式发射轨上运动的研究[J];战术导弹技术;1987年01期

2 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 祝传超;某舰船发射装置基座结构强度计算方法研究[D];南京理工大学;2016年

2 孙玉妹;某舰船发射装置加强结构的有限元分析及优化设计[D];南京理工大学;2016年

，

本文编号：725867