水下冲击试验平台冲击响应分析研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flish_mh
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潜艇的艇体结构和艇载设备是影响潜艇生命力的两个重要组成部分,提高艇体结构强度和提升潜艇设备抗冲击能力对于提升潜艇的抗冲击能力尤为关键。一般情况下,艇载设备的抗冲击性能往往低于艇体结构本身,因此需要对潜艇设备进行抗冲击试验考核,开展用于潜艇设备考核的水下冲击试验平台研究至关重要。本文首先介绍了水下爆炸的具体过程以及载荷计算。对有限元分析中的显示动力学基础,声固耦合法的基本理论,冲击谱的理论及其相关原理也进行了相应说明。本文主要研究的内容与水下爆炸下其结构的动响应紧密相关,基于此,建立有限元模型,验证了声固耦合法在处理相关非接触爆炸问题的有效性。其次采用ANSYS、HYPERMESH软件对整艇的有限元模型进行建立,介绍了冲击波作用下单层圆柱壳总体损伤模式,验证静水压力对全艇结构的总体冲击损伤会产生影响。基于此,通过ABAQUS软件进行有限元分析计算,基于声固耦合法,分析冲击波作用下整艇的毁伤模式,得到四种毁伤模式以及临界冲击因子。然后对水下冲击试验平台的结构强度和冲击环境进行探究,通过使用ANSYS和HYPERMESH软件对水下冲击试验平台进行前处理建模及网格划分,运用ABAQUS数值仿真软件,采用声固耦合法,基于冲击谱方法,分析载荷参数攻角、水深、爆距对水下冲击试验平台冲击环境的影响。得到了攻角越趋于水平,横向谱谱值越大,垂向谱谱值越小;药包当量一定时,爆距减小,双向谱的谱值均增大;水深增大时,双向谱谱值也增大的规律。并对比了设备对水下冲击平台内底板和甲板模拟器的谱跌效应差异,发现甲板模拟器的谱跌效应会明显高于内底板。最后在前文研究基础上,基于横垂比的概念,对水下冲击试验平台与水面平台进行对比,以探究浮动冲击平台可以代替水下冲击试验平台进行潜艇设备考核的条件,以便后续简化实际海上试验。通过对不同参数工况条件开展的相应计算,探究了设备参数以及载荷参数等对水下平台冲击环境横垂比的影响规律。利用有限元方法,将相同设备分别与水下冲击平台和整艇进行耦合,分析比较在相同冲击因子下其冲击响应的异同,为水下冲击平台进行设备考核提供了依据。
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