远场水下爆炸作用下舰船设备冲击响应一体化动力学模型

提出了一种远场水下爆炸作用下舰船设备冲击响应一体化动力学模型。该模型将动态设计分析方法(DDAM)与Taylor平板理论相结合,使得对舰船设备冲击响应分析更为高效。将船体外壳看做平板,将船体各层甲板和设备看做附加在平板上的多个质量,将水下爆炸冲击波看做指数衰减波,形成了一维分析模型。能够根据水下爆炸当量、爆距、舰艇吨位、总尺度、结构和设备质量与支撑刚度等参数预测舰船与设备的冲击响应。预测结果与舰船缩比模型水下爆炸试验结果进行了对比。从总体上看,船体冲击响应谱的趋势和量级一致。     

两装药水下爆炸毁伤目标振动信号时频分析

针对某水下目标抗水下爆炸试验数据,研究两装药水爆炸下冲击波的相互作用及气泡脉动的相互作用现象,分析非平稳结构响应信号时频特征,分别提取前爆冲击波、后爆冲击波及前爆气泡脉动三个不同时段信号进行能量与频率分析,并由此确定不同时段对目标毁伤的影响。结果表明,后爆冲击波能量最大,前爆冲击波与后爆冲击波均处于较宽频率范围,主要作用在780 Hz以上,前爆气泡脉动能量主要作用在100～400 Hz内。与结构自振频率频段重合,因此前爆气泡脉动作用不可忽视。     

基于峭度准则EEMD及改进形态滤波方法的轴承故障诊断

针对轴承故障成分常以周期性冲击成分出现在振动信号中,而冲击响应成分常被强大噪声淹没,造成轴承故障特征提取困难等问题,将集成经验模态分解(EEMD)与改进形态滤波方法相结合,在本征模态函数(IMF)及形态学结构元素(SE)选取时均以峭度准则为依据,对筛选出的IMF分量进行信号重构后,再进行基于峭度准则的改进形态滤波方法处理。结果表明,该方法可避免共振解调中中心频率及滤波频带选取,自适应性较好;通过对实际滚动轴承内外圈故障分析,该方法可清晰准确提取到故障特征信息,噪声抑制效果好,可用于轴承故障精确诊断。     

水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究

水下非接触爆炸产生的冲击往往会造成舰船设备的大范围破坏,从而影响舰船的生命力和战斗力。为此,对以船体结构动响应为输入条件的船用设备冲击环境的研究受到了各国海军的重视。其中,研究水下爆炸载荷与舰船冲击环境之间的联系对于舰船设备抗冲击设计以及提高水中兵器作战效能等都具有极其重要的意义。利用某型船的整体缩比模型进行水下非接触爆炸试验,通过自由场水下爆炸载荷和缩比模型冲击环境变化规律对比,得出了冲击环境主要参数与水下爆炸载荷之间的关系,试验结果具有参考价值。     

重力坝均匀冲击破坏模型试验研究

采用逐级递增循环均匀冲击加载方式,研究重力坝模型的破坏特征、自振频率与模态振型变化规律、最大加速度响应与冲击能间关系。试验表明,随着冲击能的增加,坝体依次出现砂浆掉皮、掉皮区扩大、上部细小裂缝、上部裂缝扩展及贯通、上部坝体断裂、中部细小裂缝、中部裂缝扩展及贯通、中部坝体断裂;自振频率随冲击能增加而降低,冲击后模态振型前二阶变化较小,第三阶变化较大;冲击作用下坝颈最大加速度响应最大;响应趋势与损伤程度有关,冲击能逐渐增加,无损伤或损伤较轻部位响应依次为增加、减小、变化不大或略有增加,损伤较重部位依次为略有降低、增加、减小、变化不大或略有增加。     

基于EEMD和改进的形态滤波方法的轴承故障诊断研究

轴承故障会导致振动信号中出现冲击响应成分,可通过对冲击响应成分的周期的检测与提取, 进行局部故障诊断。但在复杂工况下,故障脉冲易被周围噪声淹没,在分析EEMD和形态学滤波方法的基础上,将EEMD方法与形态学滤波方法相结合,提出结构元素(SE)选择方法,并用于本征模态信号中冲击响应特征的提取。通过将该方法用于轴承外圈、内圈局部故障状态下的特征的检测,结果表明该方法能有效提取周期性脉冲成分并抑制噪声。     

冲击荷载作用下单层网壳结构动力稳定性研究

针对冲击荷载不同于地震作用,而常规动力稳定性判定准则不适用问题,阐述求解冲击问题的基本理论及冲击荷载取值;据冲击荷载特性提出适合冲击碰撞问题的单层网壳结构动力稳定性判定准则;选K6型单层网壳结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行结构冲击作用下动力稳定性分析,通过大量算例,分析其在不同冲击物质量比及速度作用下全过程动力响应,结合动力响应模式获得冲击荷载作用下单层网壳动力失稳的临界能量区域,并从矢跨比、跨度、杆件截面三方面对结构进行参数分析。结果表明,基于网壳动力响应模式与冲击能量相结合方法对单层网壳进行动力稳定性判定合理;结构刚度越小,冲击作用下动力稳定性越差;加大主肋利于提高结构动力稳定性。     

加载频率对悬臂梁振动疲劳特性的影响

研究了加载频率对悬臂梁振动疲劳特性的影响。首先,给三组相同的悬臂梁结构分别施加三种不同频率（悬臂梁的固有频率,略大于固有频率和略小于固有频率）的正弦激励,使其具有相同的初始应力,试验测得应力随循环次数的变化规律;其次,在试验测得应力历程的基础上,计算悬臂梁的疲劳损伤量,研究在相同初始应力下不同加载频率对同一悬臂梁振动疲劳特性的影响;最后,将预估结果与试验测得的固有频率下降量作了对比。结果表明：加载频率对振动疲劳寿命有较大的影响,文中给出的预估结果与试验结果比较吻合     

基于褶积积分的气囊支撑船体结构振动响应研究

根据船舶气囊下水岸滑过程中船体与气囊之间的相互作用,在气囊受力分析的基础上推导出气囊等效弹性系数K;将船体和气囊等效为MKC振动系统,建立船体动力响应的计算模型。本文针对气囊下水过程中船体结构的振动响应研究提出一种求解思路,即不同于常用的傅立叶展开求解,将褶积积分运用到有阻尼受周期激励作用的振动响应求解中,推导出响应极值的求解表达式。根据某散货船的实际下水数据进行数值模拟计算,并与理论分析结果进行比较分析。另外,从下水速度、气囊工作高度等几个方面分析响应的变化规律,对气囊下水方案参数的确定具有实用价值。     

;近距水下爆炸作用下箱形梁模型中垂破坏试验研究

利用大型室内爆炸筒对两个水面箱形梁模型进行近距水下爆炸试验,用高速摄影记录模型在气泡作用下的运动变形及中垂破坏过程。试验发现,气泡收缩时,近距船底边界阻碍流体运动并在气泡上方产生空化区域,增加了气泡负压的作用强度和作用时间,是模型发生中垂破坏的主要原因。同时,当模型垂向振动频率与气泡脉动频率接近时,冲击波引起的模型垂向振动与气泡负压作用叠加,增加了模型发生中垂破坏的可能。试验研究了爆距的改变对气泡负压作用以及冲击垂向振动幅值的影响。试验结果表明,只有当爆距小于2倍气泡最大半径时,近距边界效应不可忽略。     

浮动冲击平台对应实船冲击环境判别分析

由于浮动冲击平台自身结构与实船存在差异,使其在水下爆炸过程中提供给设备的冲击环境较难与实船建立对应关系。为使浮动冲击平台不同工况所得设备抗冲击能力能反应不同排水量舰船及舰船不同位置的设备抗冲击性能,对4艘不同排水量舰船在水中爆炸冲击波作用下垂向滤波效应进行研究;对不同工况下浮动冲击平台与设备连接处的冲击谱参数用Fisher方法与舰船内外底谱参数判别分析,并通过数值仿真验证判别结果的合理性。结果表明,排水量较大船体滤波效应较明显,无上层建筑一甲板较船体内部二、三甲板冲击环境恶劣。通过多元统计分析判别方法建立的实船与浮动冲击平台考核设备冲击环境对应关系,对舰船设备考核具有一定指导意义。     

带限位器单层隔振系统冲击响应研究

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了限制设备受到冲击载荷时发生过大变形,隔振系统通常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,采用时域有限元分析方法,分别对带有不同阻尼限位器的隔振装置受到水下爆炸载荷冲击下的响应进行数值仿真研究,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移响应和绝对加速度响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响,旨在为舰艇设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

冲击试验数据的滤波方法研究

本文主要研究在产品爆炸分离、跌落等试验中,由于使用冲击加速度传感器测得的冲击信号混有复杂频率成分,如何提取有用、真实信号的方法．通常采用的方法是通过对原始数据的数字滤波方法,但由于信号中混有复杂的频率成分,无法确定低通截止频率,而无法获取真实的冲击信号本文通过对跌落试验冲击信号的小波分析,研究对混入高频噪声干扰信号的冲击信号进行滤波、分解、提取的信号处理方法,得到不失真的冲击信号．研究表明：小波分析对冲击跌落、非弹性碰撞等试验冲击信号分析处理切实有效．     

舰艇电气设备中簧片式触点开关冲击响应分析

簧片式触点开关广泛应用于舰艇的电气设备中。舰艇受到爆炸冲击时,簧片式触点开关易发生断路或簧片产生塑性变形,影响设备的可靠性,危害舰艇的安全。为了校核簧片式触点开关的抗冲击能力,首先对处于闭合状态的簧片式触点开关进行接触模态分析,然后对其施加多种典型冲击载荷并采用Bathe复合积分法开展计算,最后通过提取动、静触头之间的接触力来判断簧片式触点开关是否发生断路,同时观察簧片根部在冲击载荷下是否发生塑性变形。研究发现：动、静触头之间的接触力在冲击载荷作用时波动剧烈,而在自由振动时则呈现出明显的周期性,且振动频率接近一阶固有频率;在幅值相同的情况下,高频冲击载荷更容易诱发剧烈的接触颤振而断路,低频冲击载荷会使簧片根部的应力较大而塑性变形。讨论了负波延迟对冲击响应的影响,提出了改善簧片式触点开关抗冲击能力的措施。     

舰用柴油机抗冲击性能频域分析

舰用设备抗冲击性能的频域分析是一种常用的工程评估方法。建立了某型柴油机的有限元模型,通过主要部件的模态试验进行了修正。根据国军标GJB1060.1-91的规定,基于DDAM方法确定了计算模型的冲击输入,并对柴油机模型在三向冲击输入下的冲击响应进行了分析。结果表明,柴油机抗冲击性能的频域分析是一种有效的评估方法,通过评估,本文的柴油机模型符合国军标的要求。     

Laplace小波相关滤波法与冲击响应提取

冲击响应信号的出现标志着机械设备发生松动，碰撞，冲击等故障。在复杂的振动信号中准确提取出冲击响应信息在机械故障诊断中具有重要的意义，介绍了用来识别冲击响应信号的Lapalce小波相关滤波法，通过对含有噪声的模拟冲击响应信号的识别，证明该方法能够在强大噪声干扰中准确捕捉到冲击响应信号。工程应用结果表明，相关滤波法可以从复杂的内燃机缸盖振动信号中准确定位进气阀关闭时冲击发生的时刻及频率，从而成功地诊断出因进气阀磨损而导致的漏气故障。     

Gearbox Fault Detection Using Real Coded Genetic Algorithm and Novel Shock Response Spectrum Features Extraction

This paper presents an intelligent fault detection method for gearbox. The method uses band-pass and wavelet filtering with real coded genetic algorithm (RCGA) and shock response spectrum (SRS) for features extraction. Vibration data acquired from gearbox are adaptively filtered through a band-pass and wavelet filters optimized by the RCGA. The filtering process unveils the fault pulses buried under huge background noise. Shock response spectrum is used to calculate the amount of shock produced by these pulses over a frequency band of interest for features extraction. The proposed method is a combination of intelligent and conventional search techniques, which shows a high performance and accurate fault detection results. The effectiveness, feasibility, and robustness of the proposed method are demonstrated on experimental data. The RCGA has successfully achieved an average speed up factor of 74 %, as compared to conventional genetic algorithms (GA) while preserving the quality of results.     

中型浮动冲击平台结构设计研究

大中型舰载设备的抗冲击考核试验需通过浮动冲击平台进行,而平台的结构形式决定试验能否成功进行。本文对我国尚未起步建设的中型浮动冲击平台进行了结构设计分析。通过非线性双渐近法对平台的响应进行分析,提出了几种浮动冲击平台结构形式,对其强度和冲击环境进行了分析。结果表明：浮动冲击平台的主要响应为刚体运动,外板夹层箱形梁结构形式的平台强度最好,平台内底板提供的冲击环境中谱位移与谱速度与规范较吻合,谱加速度需利用甲板模拟器辅助装置滤波才能与规范较一致。分析成果可为我国用于大中型舰载设备考核的浮动冲击平台建设提供参考。     

舰船模型海上抗爆试验研究

浮动冲击平台是考核大中型舰载设备抗冲击能力的重要工具,各海军强国十分重视舰载设备抗冲击考核研究工作。采用小波变换方法对小型浮动平台上的测量信号进行处理分析。分析结果表明：小型浮动冲击平台的冲击响应主要以冲击波作用的高频振动为主,随着振动在结构中的传播,能量逐步衰减;设备缓冲装置能迅速衰减高频振动能量,能有效防护设备高频振动冲击。     

小型浮动冲击平台水下爆炸冲击响应特性分析

浮动冲击平台是考核大中型舰载设备抗冲击能力的重要工具,各海军强国十分重视舰载设备抗冲击考核研究工作。采用小波变换方法对小型浮动平台上的测量信号进行处理分析。分析结果表明：小型浮动冲击平台的冲击响应主要以冲击波作用的高频振动为主,随着振动在结构中的传播,能量逐步衰减;设备缓冲装置能迅速衰减高频振动能量,能有效防护设备高频振动冲击。