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鱼雷动力舱段壳体动力学分析及优化设计

蔡青  
【摘要】:本文以鱼雷动力舱段壳体这一不规则的加肋圆柱型壳体为研究对象,首先描述了规则圆柱型壳体的各种动力学特性,以及不规则因素对壳体的影响:然后在此基础上利用壳体结构刚度与模态频率有相同增减特性的理论,通过合理设计壳体的厚度、肋骨尺寸来增加结构的刚度,提高结构的固有频率,以尽量控制结构的振动。 本文使用现代的设计方法和主流的设计工具,结合CAE技术,利用大型CAE有限元分析软件ANSYS对鱼雷动力舱段壳体进行了动态模拟,得出壳体厚度与结构刚度和模态频率有相同增减特性、增加肋的尺寸(高度、宽度、个数)同样可以增加壳体的刚度和频率的结论;而其谐响应分析,则预测了壳体在动力装置这一外在简谐激励下的稳态响应。 基于鱼雷动力舱段壳体的动力学特性,结合优化设计理论,利用现代的优化设计软件,在满足结构强度、刚度等条件下对壳体进行了优化,确定了合理的壳体和环肋尺寸,提高了设计的效率和质量,缩短了设计周期。 本文还对鱼雷动力舱段壳体的优化程序进行了基于APDL的二次开发,实现了优化程序中的参数化建模,以及参数化载荷的施加等。该程序具有一定的通用性,在类似的鱼雷壳体结构优化中,文中给出的控制代码无需作很大的改动即可移植使用,有效地提高了优化工作的效率和可靠性。


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