本文以超空泡航行體為研究對象，以非線性有限元理論為基礎(chǔ)，建立了超空泡航行體結(jié)構(gòu)有限元模型，采用理論分析與流固耦合仿真相結(jié)合的方法，分析得到超空泡航行體結(jié)構(gòu)的載荷特性，對復(fù)雜力學(xué)環(huán)境下的超空泡航行體結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，為超空泡航行體結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。結(jié)合水沖壓發(fā)動機(jī)與水下航行體設(shè)計理論，提出了超空泡航行體的推進(jìn)系統(tǒng)夾層結(jié)構(gòu)布局，確定了超空泡航行體總體結(jié)構(gòu)；針對超空泡航行體的滑行運動方式，對超空泡航行體進(jìn)行受力分析，為開展超空泡航行體結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究提供了重要基礎(chǔ)。采用相對自由度殼單元和等參實體單元建立超空泡航行體單層艙段有限元模型，推導(dǎo)了基于更新拉格朗日格式的航行體結(jié)構(gòu)非線性有限元方程；采用單層等效模型、雙層殼體模型和考慮流體影響的充液雙層模型，建立了超空泡航行體夾層艙段有限元模型；基于間隙單元接觸理論，建立了超空泡航行體軸向盤式連接和徑向螺釘連接形式的艙段連接有限元模型。通過算例對航行體結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行了驗證，為超空泡航行體結(jié)構(gòu)動力學(xué)仿真提供了理論和方法基礎(chǔ)。將結(jié)構(gòu)入水理論與ALE有限元仿真方法相結(jié)合，建立超空泡航行體尾部流體動力載荷的理論模型和流固耦合仿真模型，... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 超空泡航行體結(jié)構(gòu)建模研究
        1.2.2 超空泡航行體載荷特性研究
        1.2.3 超空泡航行體動力屈曲研究
        1.2.4 超空泡航行體動力響應(yīng)研究
    1.3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 超空泡航行體結(jié)構(gòu)總體分析
    2.1 引言
    2.2 航行體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計
        2.2.1 沖壓進(jìn)水分析
        2.2.2 推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計
    2.3 航行體受力分析
        2.3.1 空化器流體動力
        2.3.2 重力
        2.3.3 推力
        2.3.4 尾部流體動力
    2.4 小結(jié)
第三章 超空泡航行體結(jié)構(gòu)建模研究
    3.1 引言
    3.2 單層艙段有限元模型
        3.2.1 相對自由度殼單元
        3.2.2 非線性有限元方程
        3.2.3 模型驗證
    3.3 夾層艙段有限元模型
        3.3.1 單層等效模型
        3.3.2 雙層殼體模型
        3.3.3 充液雙層模型
        3.3.4 模型分析
    3.4 艙段連接有限元模型
        3.4.1 間隙元接觸理論
        3.4.2 模型建立
        3.4.3 模型驗證
    3.5 小結(jié)
第四章 超空泡航行體載荷特性研究
    4.1 引言
    4.2 超空泡航行體尾部載荷理論模型
        4.2.1 結(jié)構(gòu)入水基本理論
        4.2.2 尾部載荷模型
    4.3 超空泡航行體尾部載荷仿真模型
        4.3.1 ALE 有限元方法
        4.3.2 ALE 算法驗證
        4.3.3 超空泡航行體 ALE 模型
    4.4 載荷計算分析
        4.4.1 空泡模型
        4.4.2 計算配置參數(shù)
        4.4.3 計算結(jié)果
    4.5 小結(jié)
第五章 超空泡航行體動力屈曲研究
    5.1 引言
    5.2 動力屈曲計算方法
        5.2.1 屈曲載荷描述
        5.2.2 動力屈曲計算
    5.3 計算結(jié)果分析
        5.3.1 計算配置參數(shù)
        5.3.2 計算結(jié)果
    5.4 小結(jié)
第六章 超空泡航行體動力響應(yīng)研究
    6.1 引言
    6.2 協(xié)同轉(zhuǎn)動有限元方法
        6.2.1 協(xié)同轉(zhuǎn)動描述
        6.2.2 協(xié)同轉(zhuǎn)動有限元矩陣
    6.3 非保守系統(tǒng)穩(wěn)定性理論
        6.3.1 載荷剛度矩陣
        6.3.2 非保守系統(tǒng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則
    6.4 計算結(jié)果分析
        6.4.1 計算配置參數(shù)
        6.4.2 計算結(jié)果
    6.5 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 論文主要成果及創(chuàng)新點
    7.2 進(jìn)一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬/水沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)水道工作特性[J]. 孫致月,鄧飛,張博.  計算機(jī)仿真. 2011(09)
[2]考慮接觸非線性的航行體出水結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析[J]. 尤天慶,王聰,曹偉,魏英杰,何春濤.  振動與沖擊. 2011(08)
[3]超空泡射彈尾部沖擊載荷的仿真研究[J]. 張勁生,張嘉鐘,魏英杰,王聰.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2011(07)
[4]四邊形八節(jié)點共旋法平面單元的幾何非線性分析[J]. 鄧?yán)^華,邵旭東,鄧瀟瀟.  工程力學(xué). 2011(07)
[5]超空泡射彈結(jié)構(gòu)響應(yīng)的流固耦合仿真研究[J]. 張勁生,張嘉鐘,王聰,魏英杰.  船舶力學(xué). 2011(07)
[6]超空泡航行器水沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)水道入口匹配設(shè)計[J]. 孫致月,鄧飛,張宇文.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2011(07)
[7]軸向載荷下超空泡航行體動力穩(wěn)定性的數(shù)值研究[J]. 施連會,王安穩(wěn).  振動與沖擊. 2011(02)
[8]超空泡航行器內(nèi)外流場仿真及性能分析[J]. 向敏,吳雄,張為華,王中偉.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2011(01)
[9]超空泡射彈的尾拍載荷與結(jié)構(gòu)響應(yīng)(英文)[J]. 張勁生,張嘉鐘,魏英杰.  哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(01)
[10]大轉(zhuǎn)動三角形平面單元有限元分析的共旋坐標(biāo)法[J]. 鄧?yán)^華,邵旭東,蔡松柏,鄧瀟瀟.  長沙理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(04)

博士論文
[1]超空泡運動體尾拍沖擊振動特性的研究[D]. 張勁生.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[2]超空泡航行體動力學(xué)建模與姿態(tài)機(jī)動魯棒控制方法研究[D]. 呂瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]可靠性算法與超空泡航行體結(jié)構(gòu)屈曲可靠性研究[D]. 周凌.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[4]框架幾何非線性分析的若干問題[D]. 張年文.浙江大學(xué) 2010
[5]計及結(jié)構(gòu)彈性效應(yīng)的砰擊載荷與響應(yīng)[D]. 閆發(fā)鎖.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[6]鎂基燃料水沖壓發(fā)動機(jī)理論分析與試驗研究[D]. 胡凡.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[7]超空泡航行體的數(shù)學(xué)建模與控制方法研究[D]. 王茂勵.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[8]水下超高速航行體動力學(xué)建模與控制研究[D]. 趙新華.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[9]斜拉橋非線性理論及極限承載力研究[D]. 周凌遠(yuǎn).西南交通大學(xué) 2007
[10]帶有沙漏控制的有限元沖擊動力問題并行計算[D]. 陳麗華.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2001

碩士論文
[1]超空泡高速射彈變深度航行振動特性研究[D]. 鐘偉俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[2]應(yīng)用ALE有限元法對飛機(jī)水上迫降過程的流固耦合仿真[D]. 方超.復(fù)旦大學(xué) 2011
[3]三體船砰擊載荷研究[D]. 彭晟.武漢理工大學(xué) 2011
[4]三體船砰擊響應(yīng)特性研究[D]. 段芳.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[5]民機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)入水沖擊問題數(shù)值仿真研究[D]. 宋長福.上海交通大學(xué) 2011
[6]基于半解析砰擊理論的棱柱形滑行艇“海豚運動”發(fā)生界限研究[D]. 倪陽.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]超空泡航行結(jié)構(gòu)屈曲可靠性分析[D]. 許勇.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[8]水下高速航行體結(jié)構(gòu)振動可靠性分析[D]. 林健.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[9]殼間連接介質(zhì)對雙層殼聲輻射性能的影響[D]. 郭博.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[10]基于假定應(yīng)變的新型協(xié)同轉(zhuǎn)動四邊形曲殼單元研究[D]. 俞冬良.浙江大學(xué) 2010



本文編號：3389978