圆柱壳舱段冲击环境特性及设备考核

发布时间：2020-11-10 00:01

　　 舰载设备抗冲击性能是舰艇生命力的重要环节,考核大中型舰载设备的抗冲击性能主要使用浮动冲击平台进行水下爆炸试验,而考核潜艇设备尚未有更好的方法,使用圆柱壳舱段进行水下爆炸试验认为是可行的,目前对于圆柱壳舱段的研究开展较少。为研究圆柱壳舱段在考核潜艇设备上的冲击环境特性,对潜艇的部分结构——圆柱壳舱段的冲击环境进行计算分析。本文基于对潜艇设备的考核需求的考虑,具体内容如下:首先,为了保证冲击环境计算的正确性,对业内广泛使用的几种求解冲击谱的方法编程计算,分析不同方法的计算精度及计算时间,找到一种兼顾正确性及效率的计算方法;调研了几种冲击谱转化为设计谱及冲击谱取值的方法,并说明了各方法在考核不同安装方式设备上的适用性。第二,针对目前有限元仿真中,舰船设备结构复杂而在简化建模时没有统一标准的问题,通过弹性安装设备多自由度振动的动力学模型进行分析,总结一种设备进行简化建模时的原则;通过时域非线性碰撞模型,分析了弹性安装设备带限位器时的强非线性响应特征。第三,针对圆柱壳舱段在不同载荷类型作用下的冲击响应不同的问题,通过有限元仿真中施加不同类型的载荷,考察了不同类型的载荷作用对于圆柱壳舱段冲击环境的影响特征,说明在圆柱壳舱段冲击环境的计算中,必须计及气泡脉动载荷及空化作用的影响;调研并分析了几种常用的冲击因子在表征圆柱壳舱段冲击环境上的适用性。第四,针对圆柱壳舱段开展水下试验困难且成本昂贵的问题,提出圆柱壳舱段位于水面时代替其位于水下进行试验的设想;通过大量不同工况下圆柱壳舱段受水下爆炸作用下的冲击环境仿真计算,认为圆柱壳位于水面时,通过改变爆源攻角及爆距,完全能够替代其在水下进行考核设备试验。最后,针对圆柱壳舱段在海上进行水下爆炸试验时会随风浪流与爆源产生相对位置漂移的问题,分析了爆距改变及纵向位置改变对冲击环境结果改变的敏感程度,认为当前的机械定位方法对试验定位的误差较大,因此设计了一种冲击平台海上试验爆源定位装置,能够更加有效地减小爆源及平台的相对位置移动。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：U674.7
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 圆柱壳舱段冲击环境计算方法研究
    2.1 计算模型及载荷
        2.1.1 有限元模型的说明
        2.1.2 载荷的计算方法
    2.2 冲击谱的求解方法
    2.3 各冲击谱求解方法的精度及效率探究
        2.3.1 加速度响应信号的影响
        2.3.2 各冲击谱求解方法与采样率的关系
    2.4 本章小结
第3章 计及设备安装的冲击环境特性分析
    3.1 设备简化建模研究
        3.1.1 设备简化建模理论基础
        3.1.2 设备简化建模仿真验证
    3.2 弹性安装设备限位器的模拟及分析
    3.3 圆柱壳舱段冲击环境的影响因素研究
        3.3.1 冲击波、气泡脉动、空化作用对冲击环境的影响
        3.3.2 边界条件对圆柱壳舱段冲击环境的影响
    3.4 冲击谱计算方法的分析与应用
        3.4.1 冲击谱向设计谱转化的方法总结说明
        3.4.2 冲击谱计算方法的试验对比
    3.5 不同定义冲击因子对圆柱壳舱段冲击环境的适用性讨论
        3.5.1 基于冲击波超压的冲击因子
        3.5.2 基于平面波假定的冲击因子
        3.5.3 基于球面波假定的冲击因子
        3.5.4 以上冲击因子的讨论
    3.6 本章小结
第4章 水深对圆柱壳舱段冲击环境的影响
    4.1 冲击环境随水深的变化
    4.2 冲击环境随爆源攻角的变化
    4.3 圆柱壳舱段位于水面时的冲击环境计算
        4.3.1 相同爆距下爆源攻角变化的影响
        4.3.2 相同爆源攻角下爆距变化的影响
    4.4 本章小结
第5章 一种冲击平台试验爆源定位方法的分析与设计
    5.1 定位装置的需求
    5.2 定位产生误差对冲击谱结果的影响分析
        5.2.1 爆距变化对谱速度值的影响
        5.2.2 圆柱壳舱段与爆源发生纵向漂移对谱速度值的影响
    5.3 定位装置的结构设计说明
    5.4 定位装置的定位精度分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2877151