潛射導(dǎo)彈是否能發(fā)射成功受很多因素的影響,結(jié)構(gòu)振動(dòng)是其中一方面,還有導(dǎo)彈在出水過(guò)程中受到的沖擊力對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有很大的威脅。因此,研究潛射導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)的出水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題對(duì)于潛射導(dǎo)彈發(fā)射研究具有重要的應(yīng)用參考價(jià)值。本文將潛射導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型簡(jiǎn)化為軸向運(yùn)動(dòng)圓柱薄殼模型,建立其振動(dòng)微分方程,采用伽遼金法將振動(dòng)微分方程進(jìn)行離散處理,并結(jié)合Matlab進(jìn)行數(shù)值仿真,分析了殼體結(jié)構(gòu)在勻速水平飛行過(guò)程中不同長(zhǎng)度、不同飛行速度對(duì)結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)特性的影響。分析了海浪激勵(lì)下殼體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)情況,得出不同出水狀態(tài)下殼體的應(yīng)變、應(yīng)力變化情況。本文結(jié)合流固耦合動(dòng)力學(xué)理論,應(yīng)用Ansys軟件對(duì)水下結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)在水中的固有頻率比在真空中的小。運(yùn)用Fluent和Transient對(duì)導(dǎo)彈出水過(guò)程進(jìn)行了仿真分析,得到潛射導(dǎo)彈流場(chǎng)的相云圖以及速度云圖,并分析導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)表面的壓力變化情況。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ762.4
【部分圖文】：

、殼體材料泊松比，K 為薄膜剛度，D 為彎曲剛度，其表達(dá)式為32 2,1 12(1 )Eh EhK Dμ μ= = （運(yùn)動(dòng)圓柱薄殼振動(dòng)方程.1 所示是軸向運(yùn)動(dòng)圓柱薄殼力學(xué)模型圖，坐標(biāo)系O XYZ、' ' ' O X Y 標(biāo)系、殼體坐標(biāo)系，'X X軸為中心軸，針對(duì)圓柱殼上中面某一點(diǎn) 采用柱坐標(biāo)系O xθ z，A點(diǎn)變形前在慣性坐標(biāo)系中沿中心軸的分量A 點(diǎn)在軸向（x 方向）、周向（ 方向）、徑向（z 方向）的振動(dòng)位移。柱殼的長(zhǎng)度、中面半徑以及厚度， 為殼體的運(yùn)動(dòng)速度，P 為殼體力，且殼體端面均勻受力。殼體中具有三個(gè)加強(qiáng)框，其中加強(qiáng)框的度為 h1，第 1 個(gè)加強(qiáng)框的中心與殼體受力面的距離為 L1，第 1 個(gè)與第 2 個(gè)加強(qiáng)框的中心的距離為 L2，第 2 個(gè)加強(qiáng)框的中心與第 心的距離為 L3。下面將基于該模型分別得出軸向運(yùn)動(dòng)圓柱殼體的載荷虛功，并利用Hamilton能量原理建立軸向運(yùn)動(dòng)殼體的動(dòng)力學(xué)

（a）特征值實(shí)部變化圖 （b）特征值虛部變化圖圖 2.2 前兩階特征值隨運(yùn)動(dòng)速度的變化圖圖2.2是軸向運(yùn)動(dòng)殼體的前兩階特征值的實(shí)部和虛部隨運(yùn)動(dòng)速度變化的曲線圖，其中特征值的虛部的模代表的是殼體振動(dòng)的固有頻率,單位為rad/s。從圖 2.2可以看出，殼體振動(dòng)的固有頻率隨著運(yùn)動(dòng)速度的增大逐漸減小,而且減小的幅度越來(lái)越大，最終變?yōu)榱�；前兩階特征值的實(shí)部一開(kāi)始是相等的且小于零，但當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大，前兩階實(shí)部出現(xiàn)不相等的現(xiàn)象，并且運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到某一速度值后第一階特征值的實(shí)部大于零、虛部等于零，即某一特征值為純實(shí)數(shù)且大于零。根據(jù)穩(wěn)定性判定條件，殼體的自由振動(dòng)處于發(fā)散不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)殼體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度可稱為臨界速度。從這里可以看得出來(lái)，在運(yùn)動(dòng)速度比臨界速度大的情況下

（c）厚度為 6mm，特征值實(shí)部變化圖 （d）厚度為 6mm，特征值虛部變化圖圖 2.3 不同厚度的前兩階特征值隨運(yùn)動(dòng)速度的變化圖由圖2.2可知，對(duì)于不同厚度的殼體，其臨界運(yùn)動(dòng)速度和固有頻率各有不同，其數(shù)值變化情況如表 2.2、2.3 所示：表 2.2 不同厚度的殼體的臨界運(yùn)動(dòng)速度厚度 5mm 6mm 7mm臨界速度 359m/s 409m/s 453m/s表 2.3 不同厚度的殼體在不同運(yùn)動(dòng)速度下的固有頻率厚度/m 飛行速度/m/s 0 80 160 240 3207固有頻率/rad/s376 371.1 356.2 314.5 238.66 193.6 188.8 174.1 148.3 1085 149.5 144.8 130.1 103.9 58.9由上表可知，對(duì)于不同厚度的軸向運(yùn)動(dòng)圓柱殼體，其臨界飛行速度與固有振動(dòng)頻率均隨著厚度的增大而增大。
【參考文獻(xiàn)】

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