艦載設備沖擊動力學數(shù)值實驗技術體系研究.pdf

1、艦船在其服役期內(nèi)將會遭到水下兵器攻擊，接觸爆炸會造成船體損壞的同時殃及艦載設備，非接觸爆炸一般并不擊穿船體結(jié)構，但會造成設備的大范圍破壞，因此設備抗沖擊性能對艦船生命力具有重要意義。但艦載設備(尤其艦載大型設備)抗沖擊性能評估以及抗沖擊性能設計至今仍是亟待解決的一大難題，國內(nèi)尚未形成一套成熟的計算方法，且缺乏相應的沖擊試驗及實船實驗數(shù)據(jù)資料，另外由于軍事保密原因，國外相關領域的研究進展很少見諸發(fā)表。目前主要采用沖擊實驗、艦艇模型試驗、實

2、船水下爆炸實驗以及數(shù)值仿真手段研究艦載設備抗沖擊性能。但受沖擊機和浮動沖擊平臺限制，艦載大型設備無法進行沖擊實驗，艦艇模型試驗結(jié)果尚無法由相似律推廣到實船及艦載設備上，水下爆炸實船實驗成本十分昂貴，且實驗次數(shù)極其有限，難以得到從概率統(tǒng)計學角度看來很有意義的實驗結(jié)果，因而數(shù)值實驗手段為艦載設備抗沖擊性能研究提供了廣闊的空間。為此本文構建艦載設備沖擊動力學數(shù)值實驗技術體系，對艦載設備與船體一體化抗沖擊數(shù)值實驗進行研究，初步提出艦載設備抗沖擊

3、要求。 首先，對艦載大型設備及其零部件進行分類，并總結(jié)艦載大型設備各零部件之間以及設備與船體基座之間連接關系，討論艦載大型設備沖擊環(huán)境特性，并在計及艦載大型設備自身復雜性和特殊性的基礎上構建設備沖擊動力學數(shù)值實驗技術體系。 其次，以某艦用齒輪箱為例，計及連接螺栓、銷釘?shù)燃毑拷Y(jié)構，在對幾何模型進行幾何清理的基礎上，采用六面體網(wǎng)格劃分技術建立齒輪箱有限元模型，通過接觸面模擬技術模擬復雜機構各構件之間相互作用，并利用設備有限元

4、模型檢驗技術對齒輪箱有限元模型正確性、合理性進行驗證，闡述沖擊作用下艦載大型設備有限元建模技術。 第三，以某艦用齒輪箱為例，闡述艦載設備沖擊動力學數(shù)值實驗所要采用的一體化抗沖擊技術、螺栓連接件預緊力模擬技術、大構件與小構件有限元適配技術、設備與船體基座彈性連接模擬技術、滑動軸承油膜壓力與軸承應力求解技術以及艦載設備動態(tài)運行模擬技術。 第四，以某艦用增壓鍋爐、齒輪箱為例，從主從系統(tǒng)耦合振動理論出發(fā)，基于數(shù)值

5、實驗手段，對艦用增壓鍋爐、齒輪箱進行設備與船體一體化抗沖擊分析，將一體化抗沖擊分析結(jié)果與非一體化抗沖擊分析結(jié)果進行對比，給出非一體化與一體化抗沖擊分析方法適用范圍。 第五，基于統(tǒng)計分析方法對設備與船體一體化抗沖擊分析數(shù)值特征進行分析研究，并通過大量一體化算例結(jié)果分析給出應力響應標準差最大值計算經(jīng)驗公式，并建議將沖擊作用下設備應力響應標準差作為設備沖擊失效判據(jù)，初步提出設備抗沖擊要求。 本文旨在尋找一套適合我國國情的艦載設