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冲击环境下船舶大型设备与船体结构一体化耦合动响应研究

作　者: 胡竞中
导　师: 杨志国
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 水下爆炸 一体化分析 船舶大型设备 动响应 数值实验
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文以船舶水下爆炸研究为背景,针对船舶大型设备冲击环境的复杂性特点,结合大型设备抗冲击计算相关理论,采用数值实验对船舶大型设备冲击动响应和设备与船体一体化动响应特性进行对比分析,总结提炼船舶大型设备一体化抗冲击动响应特性及其研究方法。本文旨在通过对船舶大型设备进行一体化与非一体化动响应特性的研究,对比两者在结构抗冲击特性分析中的区别与联系,为船舶大型设备抗冲击特性研究带来新思路,并为大型设备抗冲击性能设计及评估提供工程参考。第一、对船舶大型设备结构特点进行阐述,研究分析大型设备的复杂连接关系,采取合适建模方法,包括几何模型清理与简化、有限元单元类型选择、单元质量控制、建模和结构计算模型有效性验证及非线性因素建模等；第二、研究船舶大型设备抗冲击薄弱环节和危险区域判定方法；通过频率计算获得截止频率以下某船舶大型设备的薄弱环节,并以该薄弱环节作为抗冲击时域分析中的重点考核对象；第三、研究船舶大型设备抗冲击时域分析方法基本理论,及数值实验分析过程。对时域分析方法的基本原理进行分析,描述冲击环境和冲击谱时域转换方法；并以某船舶大型设备为研究对象,进行非一体化抗冲击特性研究；第四、研究船舶大型设备与船体一体化冲击动响应分析方法。将主从系统振动因素考虑到船舶大型设备抗冲击特性研究中,对比非一体化方法分析结果,阐述二者在设备抗冲击特性研究中的区别与联系；第五、通过一体化动响应分析方法,对船舶大型设备与船体舱段一体化进行研究,对比分析设备与舱段一体化抗冲击动响应特性,确定合理舱段长度,形成一种简化的一体化分析方法,为设备与船体一体化抗冲击研究提供借鉴参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 研究背景及目的  11-13
  1.2 水下爆炸研究发展  13-15
  1.3 设备抗冲击设计与一体化研究现状  15-16
  1.4 论文研究内容  16-18
第2章 船舶大型设备有限元建模技术研究  18-38
  2.1 引言  18
  2.2 船舶大型设备结构及特点  18-21
    2.2.1 船舶大型设备分类  18-19
    2.2.2 船舶大型设备结构特点  19-20
    2.2.3 船舶大型设备连接和接触关系  20-21
  2.3 船舶大型设备模型建立与简化  21-28
    2.3.1 几何模型  21-22
    2.3.2 几何模型清理  22-23
    2.3.3 有限元网格划分  23-28
    2.3.4 材料属性  28
  2.4 有限元模型验证  28-34
    2.4.1 模态分析基础  28-31
    2.4.2 有限元模态分析及试验对比  31-34
  2.5 非线性因素分析及模拟  34-37
    2.5.1 间隙效应的非线性分析  35-36
    2.5.2 冲击隔离装置的有限元模拟  36-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章 船舶大型设备抗冲击特性研究  38-68
  3.1 引言  38
  3.2 船舶大型设备抗冲击薄弱环节研究  38-41
    3.2.1 抗冲击薄弱环节的判断方法  39
    3.2.2 频率计算方法的原理  39-40
    3.2.3 计算实例及结果分析  40-41
  3.3 船舶大型设备抗冲击时域分析研究  41-48
    3.3.1 时域分析方法的基本原理  41-43
    3.3.2 时域分析中冲击环境的研究  43-48
  3.4 船舶大型设备抗冲击数值实验  48-51
    3.4.1 计算模型  48
    3.4.2 材料属性及非线性参数  48-50
    3.4.3 工况设定  50-51
    3.4.4 数据处理方法  51
  3.5 船舶大型设备抗冲击响应特性分析  51-66
    3.5.1 垂向冲击工况结构动态响应  51-59
    3.5.2 横向冲击工况结构动态响应  59-66
  3.6 本章小结  66-68
第4章 设备与船体一体化动响应特性研究  68-85
  4.1 引言  68-69
  4.2 船体水下爆炸数值实验基础及验证  69-70
  4.3 一体化动响应研究基础  70-72
  4.4 设备与船体一体化动响应研究  72-78
    4.4.1 设备与船体一体化抗冲击数值实验  72-73
    4.4.2 设备与船体一体化动响应分析  73-78
    4.4.3 对比总结  78
  4.5 设备与舱段一体化动响应研究  78-84
    4.5.1 设备与舱段一体化抗冲击数值实验  79-80
    4.5.2 设备与舱段一体化动响应分析  80-84
  4.6 本章小结  84-85
结论  85-88
参考文献  88-91
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  91-92
致谢  92

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶结构力学
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