浮筏隔振系统的结构优化研究

发布时间：2017-09-28 07:25

  本文关键词：浮筏隔振系统的结构优化研究

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【摘要】：随着我国国力提升,我国海军高速发展,海军装备不断地升级及更新。潜艇作为国家杀手锏和战略武器平台,承担着保卫国家海洋国土安全和保障国家海洋权益的任务。在水声对抗中,潜艇的声隐身性能尤为关键。浮筏隔振系统是目前针对机械设备的主要隔振措施,本文针对浮筏隔振系统进行了优化研究。首先,在阅读大量相关文献基础上,全面叙述了浮筏隔振系统的灵敏度分析和优化分析的研究发展现状。其次,由于浮筏隔振系统主要由机械设备、筏架、上下层隔振器和基座组成。公共筏架上安装多台机械设备且设备不均匀地安装,设备之间、设备与筏架之间相互耦合,相互影响。同时筏架由于其尺寸和重量等因素,不能将筏架考虑位刚性结构。为求解浮筏隔振系统的结构振动传递响应,将系统划分为若干个子系统,在局部坐标中对独立子系统进行动力学分析并建立动力学方程,再由位移连续条件和力协调关系组合整个系统的耦合动力学方程,进而求解整个浮筏隔振系统。在浮筏隔振系统耦合动力学方程基础上,考虑实际更改结构参数的特点,简化浮筏隔振系统理论模型,重新建立针对灵敏度分析的浮筏隔振系统理论模型,并计算了加速度振级落差关于结构参数的灵敏度。再次,针对灵敏度分析中得到的结构参数对目标函数的影响程度,考虑针对筏架形式进行优化设计。借助有限元技术和优化算法,将初始筏架作为优化对象,建立浮筏隔振系统的优化模型,对筏架进行了拓扑优化。在规则化处理拓扑优化结果后,得到规则的优化筏架结构形式。在优化筏架基础上,将优化筏架的板厚作为设计变量,进行优化筏架的尺寸优化。最后,为了验证优化计算结果,基于第三章中拓扑优化结果,重新设计筏架结构,使之满足加工和试验特性,得到试验模型。然后针对数值模拟计算中的工况,对比试验两种筏架结构,验证优化前后的隔振效果。
【关键词】：浮筏隔振系统 结构优化 灵敏度分析 拓扑优化
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-21
• 1.1 选题背景及研究意义9-11
• 1.2 浮筏隔振系统的灵敏度分析研究发展概况11-14
• 1.2.1 结构灵敏度分析介绍11-13
• 1.2.2 浮筏隔振系统灵敏度分析研究概况13-14
• 1.3 浮筏隔振系统优化设计研究概况14-20
• 1.3.1 结构优化介绍14-17
• 1.3.2 浮筏隔振系统优化设计研究概况17-20
• 1.4 论文主要内容20-21
• 第二章 浮筏隔振系统动力特性计算方法及灵敏度分析21-34
• 2.1 浮筏隔振系统动力学建模21-26
• 2.1.1 机械设备子系统建模23-24
• 2.1.2 隔振器子系统建模24
• 2.1.3 筏架和基座子系统建模24-26
• 2.1.4 耦合求解26
• 2.2 浮筏隔振系统的灵敏度分析26-33
• 2.2.1 结构灵敏度分析26-27
• 2.2.2 浮筏隔振系统灵敏度分析的理论模型27-29
• 2.2.3 结构参数的灵敏度分析29-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 浮筏隔振系统的优化分析34-57
• 3.1 结构优化问题34-38
• 3.1.1 多目标优化问题34-35
• 3.1.2 结构优化问题35
• 3.1.3 结构拓扑优化方法35-37
• 3.1.4 OptiStruct介绍37-38
• 3.1.5 优化对象38
• 3.2 浮筏隔振系统的拓扑优化分析38-49
• 3.2.1 优化模型的建立39-40
• 3.2.2 优化参数的设置40-41
• 3.2.3 优化结果41-44
• 3.2.4 初始筏架和优化筏架对比计算44-49
• 3.3 浮筏隔振系统的尺寸优化研究49-55
• 3.3.1 优化模型的建立50-51
• 3.3.2 优化参数的设置51-52
• 3.3.3 优化结果52-55
• 3.4 本章小结55-57
• 第四章 拓扑优化试验研究57-74
• 4.1 试验方案介绍57-62
• 4.1.1 试验模型57-59
• 4.1.2 试验激励设备59-60
• 4.1.3 测量系统60-61
• 4.1.4 测试工况61-62
• 4.2 试验结果62-73
• 4.3 本章小结73-74
• 第五章 总结与展望74-77
• 5.1 全文总结74-75
• 5.2 工作展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李天匀,刘敬喜,李强,肖明康;潜艇声呐腔自噪声预报平台[J];船舶工程;2004年01期

2 伍先俊,朱石坚;基于有限元的功率流计算及隔振系统优化设计技术研究[J];船舶力学;2005年04期

3 张树桢;陈前;;柔性浮筏隔振系统的理论建模与仿真研究[J];船舶力学;2012年10期

4 陈美霞,骆东平,曹钢,周锋,郭华林;有限长加筋双层圆柱壳低阶模态声辐射性能分析[J];哈尔滨工程大学学报;2004年04期

5 吴广明;沈荣瀛;韦凌云;华宏星;;复杂弹性耦合隔振系统建模及其优化设计[J];振动与冲击;2005年04期

6 彭临慧,陆建辉;水下结构物自噪声统计能量分析[J];中国造船;2001年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 余林波;浮筏隔振系统隔振特性与筏体拓扑优化研究[D];华中科技大学;2007年

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本文编号：934577