船用截止阀在不同载荷激励下动态响应分析

发布时间：2017-09-08 22:15

  本文关键词：船用截止阀在不同载荷激励下动态响应分析

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【摘要】：舰船管路系统的抗振和抗冲击安全性能是其生命力要素的重要部分,阀门作为管路系统的重要组成部分,由于其结构尺寸大、重心分布高更容易受到振动、冲击载荷的影响,造成失效。如果重点部位的阀门失效(如燃气轮机配套的阀门失效),会造成介质的泄露甚至舰船动力的丧失。因此对船用阀门开展振动与抗冲击性能分析研究具有重要意义。本文根据船用阀门的安装方式与结构特点,结合舰船设备振动与抗冲击分析的相关理论,依据相关标准中规定的载荷,利用ANSYS软件,采用数值模拟方法对船用阀门在振动载荷和冲击载荷下的动态响应特性进行分析,分析结果对开展船用阀门的振动和抗冲击性能的研究提供了参考。本文的研究工作如下:首先,以模态分析理论为基础,采用有限元分析软件,从自由模态和约束模态两个方面对截止阀的模态振型及模态频率进行分析。模态阵型图显示阀杆和阀盖支架部位变形较为明显,结构刚度较弱。其次根据我国标准确定振动载荷,并结合截止阀的振动情况建立振动响应方程。采用ANSYS Workbench软件根据振动载荷情况对截止阀进行振动谐响应分析。将截止阀加速度响应曲线与相位角响应曲线与理论分析结果相对比,确定有限元分析结果的准确性。并对截止阀各零部件的应力、应变响应进行分析,根据分析结果确定振动响应剧烈区域并进行优化。优化结果显示增大阀盖支架尺寸能够更好的改善截止阀的振动响应,使船用截止阀满足正常工作的要求。最后通过分析三种抗冲击分析方法的优缺点,决定采用时域模拟法对船用截止阀的抗冲击性能进行分析。根据德国军标BV043-85中对冲击载荷的要求,设计多种冲击工况,对船用截止阀模型进行冲击计算。研究截止阀的冲击响应规律,分析截止阀在各个方向上的抗冲击能力。结果显示截止阀纵向抗冲击能力最薄弱。根据影响船用截止阀冲击性能的主要因素,对提高截止阀的抗冲击性能提出若干点建议。
【关键词】：船用阀门 模态分析 谐响应分析 抗冲击 时域模拟
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.842
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.1.1 振动冲击载荷产生原因10
• 1.1.2 振动、冲击载荷对舰船设备的影响10-11
• 1.1.3 对舰船设备进行振动、冲击分析的必要性11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 模态分析研究现状11-12
• 1.2.2 振动分析研究现状12-13
• 1.2.3 冲击分析研究现状13-15
• 1.3 论文研究的主要内容15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 船用截止阀的模态分析16-27
• 2.1 有限元分析16-19
• 2.1.1 有限元法介绍16-17
• 2.1.2 有限元软件简介17-18
• 2.1.3 ANSYS Workbench有限元分析软件简介18-19
• 2.2 船用截止阀的模态分析19-26
• 2.2.0 模态分析理论19-21
• 2.2.1 有限元模型的建立21-23
• 2.2.2 船用截止阀的自由模态分析23-25
• 2.2.3 船用截止阀约束模态分析25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 船用截止阀振动谐响应分析27-37
• 3.1 谐响应分析概述27
• 3.2 谐响应分析数学模型27-29
• 3.3 船用截止阀振动谐响应分析29-34
• 3.3.1 截止阀振动谐响应分析30
• 3.3.2 截止阀各零部件振动响应分析30-34
• 3.4 截止阀的结构优化34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 船用阀门抗冲击性能仿真分析37-56
• 4.1 抗冲击分析方法37-43
• 4.1.1 等效静力法37-39
• 4.1.2 动态设计分析方法DDAM39-42
• 4.1.3 时域模拟法42-43
• 4.2 时域模拟法的冲击输入43-46
• 4.2.1 设计冲击输入谱43-44
• 4.2.2 冲击输入谱的时域转化44-46
• 4.3 冲击载荷作用下截止阀抗冲击性能分析46-55
• 4.3.1 冲击载荷设定46
• 4.3.2 数据处理方法46-47
• 4.3.3 垂向冲击载荷下截止阀抗冲击性能分析47-50
• 4.3.4 横向冲击载荷下截止阀抗冲击性能分析50-52
• 4.3.5 纵向冲击载荷下截止阀抗冲击性能分析52-55
• 4.4 提高抗冲击性能的改进建议55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论和展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录63

【参考文献】

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本文编号：816621