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双层圆柱壳结构冲击环境分析方法研究
| 论文题名： | 双层圆柱壳结构冲击环境分析方法研究 |
| 关键词： | 潜艇;双层圆柱壳;冲击响应;数值模拟 |
| 摘要： | 随着舰艇反潜武器的高速发展，潜艇的抗冲击研究变得愈发重要，快速有效地分析潜艇结构及内部设备的冲击环境是解决其抗冲击问题的重要前提。众所周知，潜艇主要分为单层壳及双层壳两种，其中俄罗斯等国以双层壳体为主，而欧美国家潜艇多采用单层壳结构。本文以双层圆柱壳为重点研究对象，针对单层壳与双层壳冲击环境差异问题，分析双层壳冲击载荷透射及结构参数对冲击环境的影响，从理论及数值方面提出一种基于透射波加载的单层壳等效模型进行双层圆柱壳冲击环境预报的方法，简化了双层壳抗冲击分析的试验及数值模型，最后探究圆柱壳内大型设备数值安装的简化方法。具体内容如下: 对单/双层圆柱壳结构的冲击响应进行对比，分析了双层壳内壳与单层壳的冲击环境分布规律及差异性，二者冲击环境差异主要集中于中高频区域，最后数值模拟了作用在双层壳内壳及单层壳上的冲击载荷，并对透射载荷与直达载荷的峰值及其上升时间进行对比，为研究双层壳结构的载荷衰减打下基础。 基于平面波理论推导了双层壳圆柱壳的冲击波透射公式，将其与不同参数的模拟值作对比，验证了透射波理论值的有效性;采用透射波加载单层壳方式与双层壳冲击环境对比，得出此加载模型解决了单双层壳的高频段冲击环境差异问题，但在中频段方面仍有较大误差。 通过分析结构参数对圆柱壳冲击环境的影响，证实了轻外壳结构的存在引起单双层壳中频冲击环境差异性的重要因素，以及建立单层圆柱壳等效模型预报双层壳冲击环境的可行性;对冲击载荷作用下的单层及双层圆柱壳运动微分方程进行推导，得出双层壳向单层壳结构等效的原则，并对外壳构件进行刚度等效，最后对单层壳等效模型进行冲击环境计算，验证了计及透射波加载下单层壳等效模型预报双层圆柱壳的冲击环境有效性。 主要探究了圆柱壳舱段内大型设备数值安装的简化方法。针对设备弹性安装，基于动力学模型分析采用重心质量点与弹簧MPC绑定等效设备弹性安装，经冲击环境对比该等效方式是可行的;针对设备刚性安装，采用了质量点均匀布置与MPC约束两种等效方式，经过计算验证了采用质量点MPC约束预报设备刚性连接的有效性，而采用质量点均匀布置只适用于低频冲击环境预报。 |
| 作者： | 苗贺云 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 郎济才;谢浩 |
| 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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