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基于非线性的浮动冲击平台与实船冲击响应相似性研究
| 论文题名： | 基于非线性的浮动冲击平台与实船冲击响应相似性研究 |
| 关键词： | 舰载设备;浮动冲击平台;实船冲击;动力响应;赫斯特指数 |
| 摘要： | 舰载设备能否抵抗作战时由水下兵器产生的冲击波等极端载荷对保障舰船生命力至关重要。开展海上实船试验无非是最有效且最直观考核设备抗冲击能力的方法。但实船试验成本昂贵、实施难度大、试验周期长，目前对质量轻，体积小的设备通常冲击机进行考核，而大中型设备类似燃气轮机等通过浮动冲击平台进行校核。对浮动冲击平台的研究近年来越来越成熟，且有许多规范提供参考。但这些规范虽然规定了试验工况，但没有给出平台与实船冲击环境的对应转换关系，对我国舰载设备抗冲击研究造成了很大麻烦。本文首先根据冲击谱理论，对不同排水量实船与浮动冲击平台冲击环境特性进行研究并分析冲击响应赫斯特指数特性，从分数布朗运动和赫斯特指数的角度分析浮动冲击平台与实船冲击响应的相似关系。具体工作如下: 首先从水下爆炸载荷的冲击输入和舰船板架冲击响应进行阐述，对水下爆炸作用下的舰船冲击环境基本理论及设计谱的圆整与应用进行介绍。在对传统设备冲击环境分析的基础上引入非线性特征参数赫斯特指数的概念，并对关键参数对水下爆炸冲击响应赫斯特指数的影响进行分析。 其次结合有限元仿真软件对不同排水量、主尺度及船体结构的舰船进行水下非接触爆炸仿真计算。开展针对不同冲击因子、不同攻角以及不同爆点位置处水下非接触爆炸作用下的舰船冲击环境空间特性研究。对不同排水量舰船全船在水下非接触爆炸作用下得到的加速度数据时历曲线进行赫斯特指数经验公式计算，分析赫斯特指数全船的分布特征。 接下来对国内常用的大型舰载设备抗冲击试验载体中型浮动冲击平台考核设备原理及数据处理方法进行研究。并开展在不同爆炸攻角、冲击因子以及不同压载设备对其冲击环境以冲击响应赫斯特指数的影响。依托实验数据，对浮动冲击平台试验和数值仿真冲击响应的赫斯特指数进行计算，分析它们之间的差异性。 最后讨论水下爆炸下船体结构响应的分数布朗运动，基于赫斯特指数概念及相似理论推导完全几何相似的原型试验与模型试验之间的赫斯特指数关系并加以验证。引入分数布朗运动提出了浮动冲击平台与实船冲击环境之间的转换关系并验证其可靠性。 |
| 作者： | 史迪 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 杨娜娜;冯麟涵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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