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水下爆炸冲击对船舶尾轴架轴承响应特性的影响

作　者: 赵志荣
导　师: 刘正林
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 尾轴架轴承 水下爆炸冲击 冲击响应
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


船舶动力系统是船舶设备系统中的一个重要组成部分,在实际的航行与工作过程中都有可能会遇到各式各样爆炸冲击载荷的威胁,直接影响到船舶的生存性。作为船舶动力系统中较为脆弱部件之一的尾轴架轴承完全浸泡于水中,更容易受到外界环境的影响,尤其是在水下爆炸冲击载荷作用下,其所受到的破坏也更为严重。因此,研究船舶尾轴架轴承在水下非接触爆炸冲击载荷作用下的响应特性与抗冲击性能,对提高船舶的安全性、可靠性以及生命力具有重要的作用。本文系统地研究了水下爆炸冲击的相关理论,并采用大型的有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA研究了尾轴架轴承的振动特性、在水下爆炸冲击载荷作用下尾轴架轴承的响应特性和不同爆炸工况对尾轴架轴承响应特性的影响。具体的研究工作和成果如下：(1)以水下爆炸理论为基础,分析了水下爆炸冲击波的特点以及气泡运动及其脉动压力变化的机理。给出了水下爆炸冲击波压力峰值的半经验半理论计算公式,对水下爆炸环境和爆炸冲击波的传播进行了仿真计算,并应用经验公式验证了数值仿真结果的可行性和可靠性,为后面的研究工作提供了有利的条件。(2)建立了尾轴架轴承的有限元模型,分析了尾轴架轴承的自由振动,得出了尾轴架轴承前四阶的固有频率及其相应的振动特性。同时,还仿真研究了尾轴架轴承在非接触水下爆炸冲击载荷作用下的响应特性,得到了尾轴架轴承在非接触水下爆炸冲击载荷作用下的位移、应力、速度和加速度等参数随时间的变化规律。(3)研究了尾轴架轴承在不同爆炸工况下的响应特性,探讨了尾轴架轴承响应特性的影响因素(包括炸药当量和爆炸点位置)及其变化规律,得出了炸药当量和爆炸点位置对尾轴架轴承响应特性的影响规律,为尾轴架轴承设计及爆炸冲击毁伤预报研究提供一定的辅助。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 课题的背景和研究意义  9-10
  1.2 国内外爆炸冲击的研究现状及趋势  10-16
    1.2.1 水下爆炸冲击研究的常用方法  10-11
    1.2.2 国内外水下爆炸冲击的研究现状  11-14
    1.2.3 水下爆炸冲击研究的发展趋势  14-16
  1.3 本课题的主要研究内容  16
  1.4 本章小结  16-18
第2章 水下爆炸冲击理论及其仿真模拟  18-36
  2.1 引言  18
  2.2 水下爆炸冲击简介  18-21
    2.2.1 水下爆炸冲击的特点  18-20
    2.2.2 水下爆炸冲击波的经验计算公式  20-21
  2.3 气泡的运动及其压力  21-24
    2.3.1 气泡的运动  21-23
    2.3.2 气泡脉动压力  23-24
  2.4 LS-DYNA对水下爆炸冲击波的仿真模拟  24-34
    2.4.1 状态方程和相关参数的设置  25-27
    2.4.2 水下爆炸冲击波的数值仿真计算  27-33
    2.4.3 仿真结果与经验公式对比  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章 尾轴架轴承在水下爆炸冲击作用下的响应  36-53
  3.1 引言  36
  3.2 尾轴架轴承的有限元模型  36-40
    3.2.1 模型单元的选择  37
    3.2.2 建立有限元模型  37-39
    3.2.3 材料参数及约束  39-40
  3.3 尾轴架轴承的振动特性研究  40-42
  3.4 尾轴架轴承在非接触水下爆炸冲击作用下的响应  42-51
    3.4.1 尾轴架轴承及其相关水域模型的建立  42-44
    3.4.2 尾轴架轴承的动力响应分析  44-51
  3.5 本章小结  51-53
第4章 爆炸工况对尾轴架轴承响应特性的影响  53-74
  4.1 引言  53
  4.2 炸药当量对尾轴架轴承响应特性的影响  53-58
  4.3 爆炸位置对尾轴架轴承响应特性的影响  58-72
    4.3.1 爆炸点的垂向位置对尾轴架轴承响应特性的影响  58-62
    4.3.2 爆炸点的横向位置对尾轴架轴承响应特性的影响  62-67
    4.3.3 爆炸点的纵向位置对尾轴架轴承响应特性的影响  67-72
  4.4 本章小结  72-74
第5章 结论与展望  74-76
  5.1 主要工作内容及结论  74-75
  5.2 研究展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间参加的科研项目  81

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶机械 > 船舶轴系、传动装置、并车装置 > 轴系
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