潜射导弹水下振动与出水动力学分析
发布时间：2021-05-15 01:05
针对潜射导弹发射出水过程中所涉及到的力学环境变化非常复杂的问题,本文研究了潜射导弹水下运动以及出水过程的模态、频率、动力学响应等问题,以期为导弹出水过程的结构强度应力分析提供参考。本文建立了自由梁的横向振动方程和纵向振动方程,结合自由梁在水下的动水压力问题,建立了水下自由梁的耦联振动方程。基于结构水下振动理论和流固耦合理论,采用ALE算法及ANSYS软件研究了导弹出水模态的变化规律,计算了导弹的干、湿模态及固有频率,所得数据与以往经验公式对比,结果显示计算数据相差很小。采用有限元软件ANSYS\LS-DYNA模块,对在相同深度不同发射速度下的导弹出水动力学和相同速度不同深度下的导弹出水动力学问题进行了研究,得出了弹体结构表面应力及表面压力随时间的变化规律,同时得出导弹结构表面的最大和最小压力及应力位置。研究结果表明弹体结构顶部区域、3/4区域和底部区域的压力和应力的平均值要大于其他部位的压力和应力的平均值。潜射导弹的出水动力学问题是复杂多变的,本文的研究工作为潜射导弹垂直发射提供了一定的技术参考。
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水下模态分析国内外研究现状
1.2.2 出水动力学国内外研究现状
1.3 本文主要内容
第2章 结构水下振动基本理论
2.1 自由梁的纵向振动
2.1.1 假设条件
2.1.2 梁纵向振动的微分方程
2.1.3 自由梁的纵向振动的解
2.2 自由梁的横向振动
2.2.1 欧拉梁的定义
2.2.2 梁横向振动的微分方程
2.2.3 自由梁的横向振动的解
2.3 水下自由梁的耦联振动
2.3.1 圆柱形结构物的动水压力
2.3.2 自由梁水下的横向自由振动
2.4 结构水下振动理论
2.4.1 刘易斯附加水理论介绍
2.4.2 结构水下振动的非对称理论
2.5 流固耦合概述
2.5.1 流固耦合定义及特点
2.5.2 流固耦合问题分类
2.6 流固耦合算法介绍
2.6.1 ALE算法的控制方程
2.6.2 时间积分
2.6.3 平滑算法
2.6.4 对流算法
2.6.5 流体-结构耦合算法
2.7 本章小结
第3章 导弹动态特性分析
3.1 单元介绍
3.2 导弹结构分析
3.3 干模态分析
3.4 湿模态分析
3.5 仿真结果校核
3.6 本章小结
第4章 导弹出水动力学分析
4.1 有限元模型的建立与求解
4.1.1 有限元模型
4.1.2 边界条件的设定
4.1.3 求解控制
4.1.4 修改K文件并求解
4.2 导弹出水动力学仿真
4.2.1 仿真算法与模型状态方程参数介绍
4.2.2 相同深度不同发射速度下出水动力学分析
4.2.3 不同深度相同发射速度下出水动力学分析
4.2.4 出水载荷特性分析
4.3 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】：
期刊论文
[1]导弹水下动机座垂直发射过程的水动力计算[J]. 尚书聪,张宇文,袁绪龙. 舰船科学技术. 2009(09)
[2]潜载导弹垂直发射横向振动特性仿真分析[J]. 裴譞,张宇文,袁绪龙,张纪华. 兵工学报. 2009(08)
[3]导弹水下潜射过程的流体—固体耦合仿真[J]. 程载斌,刘玉标,刘兆,申仲翰. 兵工学报. 2008(02)
[4]A second order volume of fluid （VOF） scheme for numerical simulation of 2-D breaking waves[J]. ZONG Zhi1 and DONG Guo-hai2 1. School of Naval Architecture, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China 2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China. Journal of Marine Science and Application. 2007(02)
[5]潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究[J]. 曹嘉怡,鲁传敬,李杰,吴磊. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(06)
[6]AN EXPERIMENTAL STUDY ON VERTICAL HYDRODYNAMIC FORCE ON A CIRCULAR SLAB NEAR FREE SURFACE BY WATER WAVES[J]. LAN Ya-mei, LIU Hua, XUE Lei-ping, CHEN Gang School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. "Journal of Hydrodynamics（Ser.B） J". 2006(02)
[7]流体固体动力耦合分析的有限元法[J]. 刘云贺,俞茂宏,陈厚群. 工程力学. 2005(06)
[8]A 2-D NUMERICAL IRREGULAR WAVE TANK AND ITS VERIFICATION[J]. LI Ben-xia, YU Xi-ping Department of Hydraulic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China YU Yu-xiu State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China. Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2005(02)
[9]考虑流固耦合作用的舰船抗冲击仿真计算[J]. 汪玉,周璞,刘东岳,华宏星,沈荣瀛. 振动与冲击. 2005(01)
[10]导弹发射过程数值模拟[J]. 傅德彬,刘琦,陈建伟,姜毅. 弹道学报. 2004(03)
博士论文
[1]复合材料圆柱壳结构动响应及屈曲[D]. 肖汉林.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]潜射导弹水下发射及出水过程三维数值研究[D]. 杨晓光.哈尔滨工业大学 2009
[2]水下运行结构自振特性研究[D]. 李翠霞.太原理工大学 2004
[3]潜射导弹发射与出水载荷研究[D]. 殷崇一.西北工业大学 2004
本文编号：3186648
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水下模态分析国内外研究现状
1.2.2 出水动力学国内外研究现状
1.3 本文主要内容
第2章 结构水下振动基本理论
2.1 自由梁的纵向振动
2.1.1 假设条件
2.1.2 梁纵向振动的微分方程
2.1.3 自由梁的纵向振动的解
2.2 自由梁的横向振动
2.2.1 欧拉梁的定义
2.2.2 梁横向振动的微分方程
2.2.3 自由梁的横向振动的解
2.3 水下自由梁的耦联振动
2.3.1 圆柱形结构物的动水压力
2.3.2 自由梁水下的横向自由振动
2.4 结构水下振动理论
2.4.1 刘易斯附加水理论介绍
2.4.2 结构水下振动的非对称理论
2.5 流固耦合概述
2.5.1 流固耦合定义及特点
2.5.2 流固耦合问题分类
2.6 流固耦合算法介绍
2.6.1 ALE算法的控制方程
2.6.2 时间积分
2.6.3 平滑算法
2.6.4 对流算法
2.6.5 流体-结构耦合算法
2.7 本章小结
第3章 导弹动态特性分析
3.1 单元介绍
3.2 导弹结构分析
3.3 干模态分析
3.4 湿模态分析
3.5 仿真结果校核
3.6 本章小结
第4章 导弹出水动力学分析
4.1 有限元模型的建立与求解
4.1.1 有限元模型
4.1.2 边界条件的设定
4.1.3 求解控制
4.1.4 修改K文件并求解
4.2 导弹出水动力学仿真
4.2.1 仿真算法与模型状态方程参数介绍
4.2.2 相同深度不同发射速度下出水动力学分析
4.2.3 不同深度相同发射速度下出水动力学分析
4.2.4 出水载荷特性分析
4.3 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】：
期刊论文
[1]导弹水下动机座垂直发射过程的水动力计算[J]. 尚书聪,张宇文,袁绪龙. 舰船科学技术. 2009(09)
[2]潜载导弹垂直发射横向振动特性仿真分析[J]. 裴譞,张宇文,袁绪龙,张纪华. 兵工学报. 2009(08)
[3]导弹水下潜射过程的流体—固体耦合仿真[J]. 程载斌,刘玉标,刘兆,申仲翰. 兵工学报. 2008(02)
[4]A second order volume of fluid （VOF） scheme for numerical simulation of 2-D breaking waves[J]. ZONG Zhi1 and DONG Guo-hai2 1. School of Naval Architecture, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China 2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China. Journal of Marine Science and Application. 2007(02)
[5]潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究[J]. 曹嘉怡,鲁传敬,李杰,吴磊. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(06)
[6]AN EXPERIMENTAL STUDY ON VERTICAL HYDRODYNAMIC FORCE ON A CIRCULAR SLAB NEAR FREE SURFACE BY WATER WAVES[J]. LAN Ya-mei, LIU Hua, XUE Lei-ping, CHEN Gang School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. "Journal of Hydrodynamics（Ser.B） J". 2006(02)
[7]流体固体动力耦合分析的有限元法[J]. 刘云贺,俞茂宏,陈厚群. 工程力学. 2005(06)
[8]A 2-D NUMERICAL IRREGULAR WAVE TANK AND ITS VERIFICATION[J]. LI Ben-xia, YU Xi-ping Department of Hydraulic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China YU Yu-xiu State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China. Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2005(02)
[9]考虑流固耦合作用的舰船抗冲击仿真计算[J]. 汪玉,周璞,刘东岳,华宏星,沈荣瀛. 振动与冲击. 2005(01)
[10]导弹发射过程数值模拟[J]. 傅德彬,刘琦,陈建伟,姜毅. 弹道学报. 2004(03)
博士论文
[1]复合材料圆柱壳结构动响应及屈曲[D]. 肖汉林.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]潜射导弹水下发射及出水过程三维数值研究[D]. 杨晓光.哈尔滨工业大学 2009
[2]水下运行结构自振特性研究[D]. 李翠霞.太原理工大学 2004
[3]潜射导弹发射与出水载荷研究[D]. 殷崇一.西北工业大学 2004
本文编号：3186648
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