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舰用燃机抗冲击分析方法与模型简化研究
| 论文题名： | 舰用燃机抗冲击分析方法与模型简化研究 |
| 关键词： | 军用舰船;燃气轮机;抗冲击性能;数值模拟 |
| 摘要： | 燃气轮机以其本身的诸多优点，现已成为许多国家水面舰艇的主要动力装置。随着水中兵器的发展，非接触式爆炸冲击给燃机带来了严重的威胁，因此燃机的抗冲击能力直接关系到舰艇的战斗力。本文针对燃机受到的水下非接触式爆炸的冲击问题，采用数值模拟的方法研究了某型号燃机的抗冲击性能，提出了模型简化的方法以及机匣改进方案。 本文首先论述了燃气轮机抗冲击数值方法研究的目的与意义，回顾了三种抗冲击数值方法的理论基础。等效静力法是一个简单的静力分析，静力荷载与设备自身的重量有关。动力学设计法是建立在模态分析理论的基础上，将一个多自由度系统简化为多个单自由度系统，通过对模态解的合成得出设备各部位的冲击响应。时域动力分析法则是对设备进行时域上的动力分析，通过逐步积分来计算每一时间步上的动力响应。 本文以某型舰用燃机为对象，对燃机的三种抗冲击方法进行了比较研究。首先，在Femap软件中建立了燃机的有限元模型，然后用有限元软件NX-Nastran进行了等效静力法、动力学设计法（DDAM）以及时域动力分析法三种抗冲击分析，最后比较了三种方法的计算结果。结果表明，支撑系统是燃机在冲击载荷下的薄弱部位。总结了三种抗冲击方法的特点，并对它们的优缺点进行了比较。 为了方便对燃机支撑系统进行后续的抗冲击分析，以及减小对支撑系统优化的计算量，本文对燃机的模型进行了简化，将转子和机匣简化为伯努利-欧拉梁和集中质量模型。然后对简化模型进行了模态分析以及三种抗冲击分析，并将计算结果与原始模型的计算结果进行对比。结果表明，简化后的模型尽管丢失了部分振型，但是对支撑系统的抗冲击结果影响较小，并且简化后模型的自由度显著降低，因此该简化模型可以用来对支撑系统进行优化分析。 在抗冲击分析中发现，中介机匣的应力响应较小，有较大的强度储备，所以对中介机匣支板的厚度做了调整，将其厚度减小了一半。然后结合子模型技术对改进模型进行了强度与刚度的校核，结果表明改进后的模型在强度与刚度上均满足要求，并且有效的降低了模型质量。 |
| 作者： | 韩少燕 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 张亚辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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