發(fā)布時(shí)間：2020-08-21 15:59

【摘要】：艦船在作戰(zhàn)中難免遭受水雷、魚(yú)雷等敵方武器的攻擊,由此產(chǎn)生的水下非接觸爆炸沖擊載荷會(huì)造成艦船設(shè)備的大面積失效,導(dǎo)致艦船喪失戰(zhàn)斗力和生命力。所以,在艦船設(shè)計(jì)時(shí)多數(shù)艦載設(shè)備使用了隔離裝置,但由于隔離器固有頻率較低,艦載設(shè)備受到?jīng)_擊時(shí)將會(huì)產(chǎn)生較大的相對(duì)位移造成附屬連接管系的損壞。因此,常在設(shè)備上安裝限位器來(lái)限制設(shè)備的相對(duì)位移,但是,如果限位器參數(shù)不合理將會(huì)對(duì)艦載設(shè)備造成更為劇烈的二次沖擊。為提高艦載設(shè)備的抗沖擊性能,改善傳統(tǒng)限位器產(chǎn)生的二次沖擊問(wèn)題,首先,通過(guò)對(duì)實(shí)際的限位隔離系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,提出了一種八參數(shù)可獨(dú)立設(shè)置的限位隔離系統(tǒng)物理模型,分別借助MATLAB、ANSYS和ABAQUS軟件建立三種仿真計(jì)算模型,通過(guò)相同算例互相驗(yàn)證了計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。然后,通過(guò)仿真計(jì)算依次分析了有無(wú)限位器,橡膠限位器的剛度參數(shù)、阻尼參數(shù),安裝間隙以及系統(tǒng)的固有頻率對(duì)隔離系統(tǒng)沖擊性能、振動(dòng)性能的影響,發(fā)現(xiàn)了如下重要規(guī)律:(1)對(duì)任意隔離系統(tǒng),當(dāng)剛度比大于16,都存在一個(gè)特殊間隙使得此時(shí)的加速度響應(yīng)取得最大值,稱(chēng)該間隙為“共振間隙”,并且隨著剛度比的增大而逐漸增大,在設(shè)計(jì)限位隔離系統(tǒng)時(shí)避開(kāi)“共振間隙”為最佳選擇;(2)對(duì)任意確定的剛度比,都存在一個(gè)最優(yōu)阻尼比使得隔離系統(tǒng)的加速度響應(yīng)取得最小值,并最優(yōu)阻尼比隨剛度比的增大而逐漸增大,在設(shè)計(jì)限位隔離系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該使隔離系統(tǒng)在最優(yōu)阻尼比附近工作;(3)大幅增加限位器的阻尼,不僅能夠有效限制相對(duì)位移,而且大幅減小了隔離系統(tǒng)加速度響應(yīng),降低了隔離系統(tǒng)的緩沖系數(shù),提高了隔離系統(tǒng)的抗沖擊性能,具有較為可觀(guān)的研究?jī)r(jià)值。最后,設(shè)計(jì)了限位隔離系統(tǒng)試驗(yàn)裝置,進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn),驗(yàn)證了仿真計(jì)算規(guī)律。同時(shí),為了進(jìn)一步研究大阻尼限位器對(duì)隔離系統(tǒng)沖擊響應(yīng)的影響,首次將雙出桿孔隙式液壓限位器引入艦載設(shè)備隔離系統(tǒng)充當(dāng)限位裝置。首先,建立了基于A(yíng)MESim的液壓限位隔離系統(tǒng)的仿真計(jì)算模型,分析了液壓限位器參數(shù)對(duì)隔離系統(tǒng)沖擊響應(yīng)特性的影響。然后,利用四階龍格庫(kù)塔數(shù)值方法進(jìn)行沖擊仿真計(jì)算,最后通過(guò)沖擊試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)比分析了液壓限位與橡膠限位隔離系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)特性。研究結(jié)果表明:在任一沖擊載荷下,與無(wú)限位隔離系統(tǒng)相比,液壓限位能夠至少降低50%的相對(duì)位移響應(yīng)峰值,限位效果較好;與橡膠限位隔離系統(tǒng)相比,在保證相對(duì)位移響應(yīng)一致的條件下,加速度響應(yīng)峰值降低了70%以上,緩沖系數(shù)降低了80%,有效改善了二次沖擊的問(wèn)題,大幅提高艦載設(shè)備的抗沖擊性能。因此,研究并設(shè)計(jì)出一種適合艦載設(shè)備隔離系統(tǒng)的液壓限位器具有廣闊的研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U674.703
【圖文】：

圖 1.1 機(jī)電設(shè)備及組件沖擊破壞圖示Fig. 1.1 The mechanical and electrical equipment and components damaged by shock圖 1.2 安裝了非線(xiàn)性隔離器的設(shè)備Fig. 1.2 The equipment with a nonlinear isolator installed前隔離器的種類(lèi)繁多，分別適用于不同的工作環(huán)境及隔振對(duì)象。主要為9]、鋼絲繩隔離器[10-12]、金屬橡膠隔離器[13-14]、空氣彈簧隔離器[15]、液壓-18]及液固混合介質(zhì)隔離器(SALi M)[19-20]等。隔離器的隔振性能優(yōu)劣直接

圖 1.2 安裝了非線(xiàn)性隔離器的設(shè)備Fig. 1.2 The equipment with a nonlinear isolator installed前隔離器的種類(lèi)繁多，分別適用于不同的工作環(huán)境及隔振對(duì)象。主要為-9]、鋼絲繩隔離器[10-12]、金屬橡膠隔離器[13-14]、空氣彈簧隔離器[15]、液壓6-18]及液固混合介質(zhì)隔離器(SALi M)[19-20]等。隔離器的隔振性能優(yōu)劣直接振效果的好壞。橡膠隔離器分為壓縮型、剪切型、壓縮-剪切復(fù)合型，其與橡膠材料本身參數(shù)有關(guān)，更與隔離器的形狀、約束或自由面積以及高有關(guān)。鋼絲繩隔離器適用于惡劣的工作環(huán)境，且易于和整體結(jié)構(gòu)配合。的發(fā)展較為快速，按結(jié)構(gòu)形式可以分為條型、球型和碟形，唐斌[21]等將隔離器內(nèi)置了橡膠支柱，以增強(qiáng)該隔離器的阻尼效應(yīng)，具有顯著抑制共郭棟[22]將條型的鋼絲繩隔離器用硫化的方法進(jìn)行包裹，通過(guò)和純鋼絲繩現(xiàn)，橡膠材料的引入可以顯著地增強(qiáng)其阻尼效應(yīng)，提高耗能水平。金屬一類(lèi)勻質(zhì)的彈性多孔材料，將螺旋形的金屬絲拉伸并有序排列而后冷沖壓離器重量輕且環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，具有較好的阻尼和彈性，其仍存在加工難

圖 1.3 帶限位器的多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型Fig. 1.3 The multi-rigid system dynamics model with limiters 111 1 11 1 12 21222 2 21 1 22 221 1 2 21nnnnnnn n n n nnm x k x k x k x fm x k x k x k x fm x k x k x k x f （ 1 2, 3, , ,r r r r r rrrm diag m m m J J J（式中， rrm 為質(zhì)量對(duì)角矩陣，rm 為第 r 個(gè)剛體的質(zhì)量，r1J ，r2J 和r3J 分別繞坐標(biāo)軸r r1O x ，r r2O x 和r r3O x 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 -1-1-1 -rsNT Trs r r i i i i i i iiTr rs sk T R T R k T R T RTR K TR （式中， s=rsNTr i i iK TR k TR 為r和s在總體坐標(biāo)系下的剛度矩陣， T 為

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 江國(guó)和;沈榮瀛;尹立國(guó);;利用偽力法計(jì)算帶限位器的船舶設(shè)備非線(xiàn)性沖擊響應(yīng)(英文)[J];船舶力學(xué);2006年06期

本文編號(hào)：2799577