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船用柴油机冲击动态响应特性数值研究
| 论文题名： | 船用柴油机冲击动态响应特性数值研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;模态分析;冲击环境;动态响应特性 |
| 摘要： | 船用柴油机作为舰船动力系统的重要组成部分，为舰船的续航提供重要保障，柴油机在冲击环境下能否正常运转直接关系到舰船的续航能力、战斗力。柴油机机身结构复杂，转动件如连杆、活塞等具有复杂的相对运动关系，柴油机的运转涉及多种介质如水、油、气等，柴油机的许多重要部件在正常运转时就已承受很大的工作应力，而由水下爆炸引起的较强的冲击载荷很可能导致柴油机重要部件的破坏和失效。因此，开展船用柴油机在冲击环境下的动态响应特性数值研究具有重要意义。 柴油机结构复杂，本文依据工程上常用的简化方法对柴油机模型进行合理的简化，建立了柴油机有限元模型。通过模态分析不仅验证了柴油机的有限元模型并且获得了柴油机及其部件的结构动态特性，为判断柴油机在冲击下的响应提供依据，并找出柴油机潜在的薄弱环节。 通过动态设计分析法和实时模拟法分别对柴油机的冲击响应在频域和时域上进行分析。两种方法的冲击载荷不同，动态设计分析法的冲击载荷设计依据美国海军实验室提出的经验公式计算得到，是基于频域的冲击谱；实时模拟法的冲击载荷则依据国军标中对舰船设备的冲击环境的规定，按照德军标中的等效转换方法计算得到。通过分析两种方法计算得到的柴油机在冲击环境下的动态响应，得出柴油机在非一体化冲击下的动态响应特点。 最后，将柴油机与船体耦合的一体化模型简化为主从系统模型，并讨论船体、减震基座与柴油机的不同参数对柴油机响应的影响。根据弹性系统耦合理论，将柴油机与船体耦合在一起进行一体化冲击响应分析，一体化冲击更加接近柴油机在舰船上真实的冲击环境，并且考虑了船体与柴油机之间的相互作用。通过进行一体化冲击响应分析，对柴油机的应力进行评估。对比一体化与非一体化冲击下柴油机的动态响应得出船体柔性对柴油机的影响，结合前面两种计算方法确定柴油机在冲击环境下的薄弱环节。 |
| 作者： | 高山 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 史冬岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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