船用柴油机减振及抗冲击性能研究

发布时间：2017-09-02 05:30

  本文关键词：船用柴油机减振及抗冲击性能研究

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【摘要】：动力设备的振动及抗冲击性能影响到舰船自身的战斗力和生命力。因此，设备的减振及抗冲击技术是舰船装备研究领域关注的重点，其研究意义不言而喻。针对舰船动力的主要形式—柴油机动力系统，本文借助于运动仿真技术，研究了其在运转条件下的振动及冲击响应特性，探索了减振及提高抗冲击性能的途经。 柴油机作为一种包含多个运动部件的复杂机械系统，需要建立一个适当简化并且切合实际的结构动力学模型，以便进行抗冲击性能分析。结合柴油机的自身特点和现有研究资料以及国内外舰船设备抗冲击标准，本文采用多体动力学方法，通过部件的建模、运动仿真以及冲击载荷的施加，，研究其在隔振条件下的冲击响应特性。 借助于机械系统刚柔耦合动力分析方法，将构件的刚体位移与弹性变形的非线性耦合以及各种机械约束引入到系统动力学模型，求得弹性支承的柴油机在冲击载荷作用下任意瞬时的动态响应，从而形成本文的特色。 本文主要包括以下几方面的内容：第一，利用UG三维建模软件，建立了某船用柴油机的实体模型，其中包括机体以及主要运动部件与配气机构部件；通过MSC.Patran和Adams软件的柔性化处理，将柴油机曲柄连杆机构和配气机构典型部件处理为柔性体，形成了刚柔混合的多体动力学模型。第二，建立了该船用柴油机隔振抗冲击模型，在柴油机实际运转，受到外界冲击载荷作用的情况下，研究了隔振参数对系统冲击加速度和冲击位移的影响。第三，通过运动仿真，得到了该柴油机关键部件冲击响应应力云图以及最大应力发生时刻和危险点位置。根据这些主要部件响应云图，指出柴油机抗冲击的薄弱环节。第四，通过实船试验与仿真数据的比较，在一定误差范围内验证了仿真方法的准确性。 论文最后指出，采用实物模型试验结合仿真的方法，能更深入了解舰船设备的冲击响应及可能的损伤，从而有针对性地提高舰船设备的抗冲击性能。
【关键词】：舰船 柴油机 抗冲击 隔振 刚柔混合模型 多体动力学
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 本文研究的背景及意义13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 舰船设备抗冲击理论与试验研究13-16
• 1.2.2 舰船设备抗冲击计算方法研究16-18
• 1.2.3 船用柴油机抗冲击仿真研究情况18-19
• 1.3 本文主要研究内容19-21
• 第2章 机械系统动力学的基本理论21-25
• 2.1 多刚体动力学理论21-22
• 2.2 多柔体动力学理论22
• 2.3 接触碰撞柔性多体系统理论22-23
• 2.4 ADAMS 简介及数值计算方法23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 柴油机刚柔混合动力学模型的建立25-35
• 3.1 三维实体模型的建立25-26
• 3.2 柴油机主要运动部件的刚体动力学模型26-30
• 3.2.1 材料属性的添加26-27
• 3.2.2 各部件之间运动约束的确定27-28
• 3.2.3 仿真系统载荷及驱动的确定28-30
• 3.3 柴油机重要部件的柔性化及刚柔混合模型30-34
• 3.3.1 柴油机刚柔混合建模的实现及相关理论30
• 3.3.2 有限元软件中 MNF 文件的生成30-33
• 3.3.3 刚柔混合模型的建立33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 柴油机隔振系统抗冲击理论研究及仿真分析35-53
• 4.1 冲击概念及特点35
• 4.2 振动冲击的相关理论35-39
• 4.2.1 振动冲击的基本方程35-37
• 4.2.2 冲击信号与典型冲击谱37-39
• 4.3 柴油机隔振抗冲击性能分析39-49
• 4.3.1 隔振抗冲模型的建立39-40
• 4.3.2 柴油机抗冲击响应时域分析40-45
• 4.3.3 柴油机抗冲击响应频域分析45-49
• 4.4 冲击隔振系统的非线性特性49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第5章 柴油机主要部件冲击响应特性分析53-73
• 5.1 冲击响应的仿真分析方法53-54
• 5.2 依据应力指标判断柴油机抗冲击能力54
• 5.3 典型冲击载荷及施加方式54-55
• 5.4 柴油机曲柄连杆机构冲击响应分析55-61
• 5.4.1 应力合成与应力指标评估55-57
• 5.4.2 曲柄连杆结构正常运转下载荷与应力分析57-58
• 5.4.3 曲柄连杆结构冲击响应规律58-60
• 5.4.4 应力仿真结果分析60-61
• 5.5 柴油机配气机构冲击响应分析61-71
• 5.5.1 ADAMS 中的接触碰撞处理61-64
• 5.5.2 配气机构冲击响应分析64-70
• 5.5.3 应力仿真结果分析70-71
• 5.6 本章小结71-73
• 第6章 柴油机冲击响应仿真结果的试验验证73-77
• 6.1 试验基本介绍73-74
• 6.2 试验结果与仿真模型验证74-75
• 6.3 本章小结75-77
• 第7章 总结与展望77-79
• 7.1 全文总结77-78
• 7.2 研究展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83-85
• 致谢85-86
• 详细摘要86-90

【参考文献】

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1 王猛;基于ADAMS的急救车担架支架减振特性仿真分析与优化研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2009年

本文编号：776683