艦船舵密封裝置沖擊理論建模與仿真研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，潛艇必然面臨著水下非接觸爆炸威脅，由于潛艇結(jié)構(gòu)以及艇內(nèi)設備承受著過大加速度和位移而遭到破壞，導致潛艇散失戰(zhàn)斗力。舵?zhèn)鲃酉到y(tǒng)在作戰(zhàn)環(huán)境中主導著潛艇的操縱性和抗沉性，其中作為舵?zhèn)鲃酉到y(tǒng)的關鍵部件，舵密封裝置影響著潛艇的工作性能和密封安全。因此，研究舵密封裝置水下非接觸爆炸環(huán)境中的沖擊響應計算方法對舵密封裝置的抗沖擊設計具有指導意義。
　　基于此，本文以舵密封裝置為對象，從設計沖擊譜、時域沖擊載荷以及水下非接觸爆炸數(shù)值模擬的

2、角度，研究其沖擊計算方法，并進行相應的沖擊響應計算。研究的具體內(nèi)容包括：
　?。?）從反應譜的概念出發(fā)，研究了艦艇動態(tài)設計方法（DDAM，或稱設計沖擊譜），并進行時域沖擊載荷轉(zhuǎn)換。首先運用模態(tài)疊加法，將多自由度系統(tǒng)進行模態(tài)坐標轉(zhuǎn)換，并結(jié)合杜哈梅積分求解各階模態(tài)響應，采用NRLSUM模態(tài)組合法獲得設計沖擊譜響應。其次提出構(gòu)造等位移譜線方法，將DDAM法中的兩折譜擴展為三折線譜，根據(jù)BV043-85規(guī)范將沖擊譜轉(zhuǎn)換為時域沖擊載荷；

3、r>　?。?）研究了舵密封裝置的靜態(tài)特性，計算了設計沖擊譜響應，理論推導了填料的軸向應力、徑向應力和側(cè)壓系數(shù)的計算公式；運用有限元法，討論了軸向位移、軸向應力、徑向應力、側(cè)壓系數(shù)和側(cè)壓系數(shù)比隨摩擦系數(shù)和壓蓋預緊力的變化趨勢，對比了理論計算和有限元計算結(jié)果。除此之外，以舵密封裝置的簡化力學模型為例，闡述了艦船沖擊“譜跌”現(xiàn)象，建立了舵密封裝置的有限元模型，并運用DDAM法計算得到?jīng)_擊響應；
　　（3）對舵密封裝置時域沖擊計算方法展開

4、了研究。采用了梁單元與實體單元耦合法簡化舵密封裝置有限元模型，分析了單元耦合前后的模態(tài)變化。在此基礎上，分別運用無阻尼自由度耦合法、無阻尼接觸算法、有阻尼接觸算法和填料殼體雙點支承法仿真了舵密封裝置的時域沖擊響應。通過各方法響應結(jié)果的對比分析，得到了合適的填料密封裝置時域沖擊計算方法；
　　（4）研究了水下非接觸近場沖擊載荷理論和流固耦合理論。首先理論分析了水下爆炸沖擊波的特點以及伴隨產(chǎn)生的氣泡運動和脈動機理，給出了沖擊波壓力峰值