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水下高速航行体结构振动可靠性分析

林健  
【摘要】:水下高速航行体的运动情况非常复杂,其在水下会受到各种动态载荷的作用。这些动态载荷作用会加大结构的变形和应力,使航行体结构产生共振,导致结构本身失效,同时还会影响其内部仪器的正常工作。对航行体进行受力分析时,若只分析静载荷,忽略动态载荷,就无法全面解释航行体在实际航行中结构失稳现象。因此,对航行体在受动态载荷作用下,进行结构振动分析和可靠性研究具有实际意义。本文主要包括以下几个方面: 1、研究了超空泡航行体以及结构可靠性的相关基础理论,分析了超空泡形态计算模型,对航行体在纵平面内所受的空化器升力、空化器阻力、滑行力、发动机推力、重力、摩擦阻力及它们的力矩等进行分析整理,最终建立水下超空泡航行体的动力学模型。 2、根据哈密顿原理,对某型航行体结构初始阶段受轴向动态载荷时的进行受力分析,运用ANSYS软件对航行体结构进行动力学分析,求得结构固有频率及振型,得到不同激振力频率作用下结构的最大位移、等效应力值以及锥壳前端、锥柱组合部、柱壳中部和柱壳尾端的轴向位移。对在尾拍阶段航行体结构进行受力分析,并确定冲击载荷作用区域,求得航行体在冲击载荷下的x,y,z三个方向的加速度响应。 3、对某型超空泡航行体结构进行振动可靠性计算。根据模拟仿真计算的结果以及经验公式给出结构安全余量方程,求解了初始阶段受轴向动态载荷和尾拍阶段受冲击载荷时的结构振动可靠性指标。


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