基于DDAM方法的舰艇鱼雷发射装置抗冲击特性研究

舰船设备和系统的抗冲击能力是决定舰船战时生命力强弱的重要因素。使用舰艇三联装鱼雷发射装置模态试验与有限元综合建模技术,在Ansys Workbench中精确建立鱼雷发射装置抗冲击有限元分析模型。基于美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法(DDAM),结合国军标GJB1060设计发射装置冲击输入谱,对发射装置进行抗冲击特性仿真计算。仿真结果表明,发射装置整体结构的冲击响应Von Mises应力以横向和垂向为主,纵向次之。横向冲击响应Von Mises应力最大,出现在发射装置转台瓦板处,但在材料的许用应力范围内。发射装置的横向、垂向、纵向抗冲击性能均满足舰船甲板设备抗冲击考核要求。     

基于DDAM方法的舰艇导弹发射装置冲击仿真

应用美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法（DDAM）,考核舰船甲板设备四联装导弹发射装置的抗冲击性能。通过模态理论分析,导出DDAM方法中的重要概念模态质量。仿真结果表明：四联装导弹发射设备横向冲击位移响应最大,纵向冲击mises应力最大,并超出材料许用应力范围,抗冲击性能不能满足舰船设备抗冲击考核要求;垂向抗冲击性能和纵向抗冲击性能达到舰船设备抗冲击考核要求。     

空降车着陆缓冲过程结构强度分析方法研究

为了研究空降车着陆缓冲过程中的结构强度,采用有限元方法建立了车体-气囊有限元模型,在两种工况下进行仿真计算,获得最大加速度结果,并将有限元仿真与加速度试验结果对比。仿真结果能准确反映空降车着陆缓冲过程,车体冲击加速度满足着陆缓冲过程的要求。进一步得到了正常着陆工况和恶劣着陆工况下车体的应力分布情况,结果表明,车体最大Von Mises应力小于材料的抗拉强度,车体的结构强度满足设计要求。     

应用DDAM进行火箭发射装置抗冲击计算

数值仿真计算作为一种经济手段成为设备抗冲击能力校核的优先选用方法。采用PROE三维建模技术和Ansys响应谱分析技术,在Ansys Workbench中建立火箭发射装置抗,冲击有限元分析模型;使用DDAM方法,并结合国军标GJB1060.1-91,给出设计冲击谱值,进行火箭发射装置抗冲击计算。计算结果表明:火箭发射装置机械结构安全。该结果有助于火箭发射装置改进设计。     

冲击谱在舰载设备抗冲击设计中的应用

介绍了冲击谱的计算原理和方法,设计了一个小型浮动冲击平台水下实爆试验,测量了舰载设备在水下爆炸冲击载荷作用下的冲击响应并计算了冲击谱,测量及分析结果表明:浮动冲击平台试验是舰船设备抗冲击性能考核的有效方法,设备安装频率是设备抗冲击性能的关键,冲击谱可以为舰船设备防护措施的改进提供依据。     

动态设计分析方法的舰船甲板设备垂向冲击环境分析

应用动态设计分析方法(DDAM),考核了水面舰艇四联装反舰导弹发射装置垂向抗冲击性能。建立了水面舰艇水下非接触爆炸物理模型,计算不同工况下水面舰艇甲板设备垂向响应及反应谱。应用板理论建立舰船甲板一阶等效动力模型。结合甲板设备反应谱与舰船甲板等效动力模型,采用联邦德国军舰建造规范BV 043/85规定的正负三角波作为加载波形,计算得到不同安装质量甲板设备的冲击反应谱设计谱值。结果表明,DDAM规定的舰船设备冲击环境与1 000 kg TNT当量装药,水下距舰船60~100 m远爆炸产生的冲击环境相当。同时,依据我国舰艇自身的特点,设计了不同工况下,不同安装质量设备的舰船甲板设备垂向设计谱值。得到的设计谱规律正确,数值合理。     

冲击载荷下硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅复合材料的响应特性

为研究硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅轻质冲击硬化聚合物复合材料抗冲击特性及其机理,进行了单轴压缩、冲击试验;结合高速摄影和数字图像相关技术以及有限元仿真,研究材料的变形过程。结果表明：该材料在准静态载荷下呈黏性流动态,而在动态载荷下呈现固体状态,其流动应力提高了10⁴倍以上;当受到冲击载荷时,材料表现出一定的抗冲击性能,且抗冲击性能随着冲击速度和颗粒含量的提高而增强,材料在冲击过程中处于压力-剪力耦合应力状态,剪力所起作用随着冲击速度提高而逐渐增强;高速摄影结果显示,材料在冲击过程中发生阻塞转变,其中动态压缩导致材料局部硬化并表现出抗冲击特性,剪应力决定了材料抗冲击性能的应变率敏感性。因此,提高材料动态剪切响应是改善材料抗冲击性能的最优途径。     

基于弹塑性本构的单股钢丝绳受力分析

针对单股钢丝绳在受到冲击载荷作用下的失效问题,采用有限元法开展了其结构弹塑性分析。利用钢丝绳单丝试验数据,拟合得到了相应的弹塑性本构模型参数,根据钢丝绳钢丝几何空间构型,建立了钢丝绳的三维有限元模型。在静载荷和冲击载荷下分别对钢丝绳内部钢丝的受力进行了计算,得到了在各层钢丝的Von Mises应力和等效塑性应变分布。结果表明,各层钢丝内侧接触部位的Von Mises应力和等效塑性应变均相对较大,是引发钢丝绳结构失效的关键部位。     

某舰船控制柜的有限元静强度分析

针对舰船控制柜的使用环境具有比较严重的横倾工况的问题,对控制柜的承载结构进行有限元力学仿真.在减震器位置施加位移全约束,模拟控制柜横摇45°环境,同时施加横向2g和垂向1g加速度的冲击,并进行计算验证.计算结果表明:最大应力在减震器底座安装螺栓处,大小为191.2 MPa,低于材料许用应力235 MPa,满足设计要求,通过理论分析,降低了设计的风险,减少了后期重复的设计,节约设计成本,为产品的设计提供了理论依据.     

基于加速老化与三维粘弹性有限元分析的固体导弹发动机寿命预估

为了预估固体导弹发动机的贮存寿命,通过推进剂加速老化试验,得到该推进剂延伸率随贮存时间的变化规律;应用三维粘弹性有限元分析方法,对发动机贮存一定时间后直接点火发射过程进行数值仿真,从中得到药柱在点火增压和轴向过载联合作用下最大Von Mises应变随贮存时间的变化规律;将推进剂的延伸率与推进剂药柱最大Von Mises应变进行对比,利用结构完整性评估准则,得到发动机的贮存寿命。该方法可为固体导弹发动机的设计和使用提供参考。     

舰船抗冲击试验测点优化布置方法

舰船抗冲击试验是检验舰船结构的抗冲击性能及其冲击环境的最直接有效的手段。运用模态分析理论和矩阵运算,研究了舰船抗冲击试验中的测点选取与布置问题。提出了舰船结构强度以及冲击环境测量中的测点优化布置方案,解决了舰船抗冲击试验中的测点分布问题。其研究成果可直接应用于舰船抗冲击试验和兵器打靶试验,有较强的工程应用价值。     

谱跌效应的参数化研究

在舰船设备的抗冲击性能考核中,由于设备结构惯性力与基础输入之间的相互作用,设备的实际冲击环境常存在谱跌效应,若忽略这一影响将引起冲击考核的较大误差。将多自由度系统冲击响应分析与实验设计统计相结合,对谱跌效应的各个影响因素进行研究,得出了谱跌效应的主要影响因素和变化趋势。通过构造近似模型,得出了谱跌加速度谱和速度谱的多因素经验公式。     

炮射导弹发射过程发动机装药强度分析

为分析大过载下发动机装药的强度,采用基于Total Lagrangian方法的三维粘弹性大变形增量本构关系,用有限元方法对某轴向高过载下固体火箭发动机装药在发射过程中的应力应变场进行了数值模拟.结果表明,装药的最大等效Von Mises应力及应变值均发生在装药底部,根据最大变形能理论,最大等效应力及应变均不会引起装药结构破坏.装药与支撑面接触面积的变化,会引起装药最大等效应力和最大等效应变的变化,在装药内外两侧进行切削,会在相应位置引起应力集中.     

导弹级间分离连接机构有限元分析

针对导弹套筒式级间分离连接机构，利用有限元分析软件ANSYS，经过合理简化，对其进行静止放置、最大过载、分离过程中的应力应变分析。计算结果表明，剪切螺钉和螺孔周围存在应力集中，剪应力在主级和螺钉接触处存在突变。靡擦影响使分离过程中Von Mises应力大于前两个阶段，最大应力出现在助推器孔周围，后过渡到两级接触边线上。计算结果符合理论和经验指导，为导弹级间连接机构设计和校核提供了一种有效方法。     

大口径防爆弹弹带挤进过程仿真与分析

防爆弹的弹带挤进过程是其在内弹道运动过程中的重要组成部分,弹带挤进时期的应力应变情况对提高火药气体密封、弹丸出膛初速等具有重要影响.根据Von Mises屈服准则,建立了防爆弹3D结构模型和材料模型看,利用显式动力学分析软件ANSYS/Explicit Dynamics对3D模型进行了有限元分析,得到挤进过程中弹带的应力集中区域和变形情况.根据受力平衡,计算了防爆弹动态挤进阻力.数值仿真实验结果为防爆弹弹带、身管设计提供了一定的理论依据.     

基于箱式发射技术的定向器有限元分析

针对多管火箭箱式发射技术的特点,结合其在非致命武器领域的应用,提出了储运与发射非致命火箭弹一体化的箱储式防暴弹发射单元这一全新概念。对发射装置承受载荷进行了分析,选取工程塑料作为定向器材料。利用计算机辅助设计软件Pro/Engineer与有限元分析软件ANSYS相结合,建立了定向器有限元数值仿真模型,对定向器在承受最大载荷状态下的应力变形及位移进行了对比分析,保证了定向器设计符合理论设计要求。     

集成桅杆缩比模型冲击试验方法研究

集成桅杆是舰船上着重考核的典型抗冲击部位,但缺少冲击响应试验数据,制约了抗冲击设计。将集成桅杆简化为等效梁模型,提出一种基于多几何缩比的集成桅杆缩比模型冲击试验方法,包括模型相似设计、载荷输入缩比、实船换算关系等。通过数值仿真验证了这种试验方法的可靠性。研究结果表明,集成桅杆缩比模型反映了集成桅杆的动力特性,使用缩比模型可以准确预报集成桅杆的冲击环境。这一套缩比模型的冲击试验方法是可行的。     

HTPB推进剂药柱的湿扩散及湿应力有限元分析

为研究湿度对固体火箭发动机的影响,提出了HTPB推进剂药柱中湿气扩散及湿应力的数学模型和有限元模型,并对其湿气扩散和湿应力进行了有限元分析计算。结果表明,环境越潮湿,药柱内部的吸湿情况越严重,湿应力越大,Von Mises湿应力最大值始终出现在星尖处,温度对其湿扩散也有一定的影响,高温环境下湿气扩散速度相对较高。所以,...     

履带车辆传动系统主轴抗疲劳结构设计研究

为解决起步工况下履带车辆传动系统主轴低周疲劳失效的问题,基于主轴材料力学性能试验获得了塑性变形阶段真应力应变关系;以主轴实测扭矩为输入载荷分析了初始设计主轴的Mises应力分布状态,进一步研究了主轴结构参数对Mises应力、等效应变的影响规律;基于考虑平均应力效应的Morrow修正模型对主轴低周疲劳寿命进行了预测.研究结果表明:主轴最大Mises应力发生在右侧花键与退刀槽过渡区齿根位置,且最大Mises应力超过了材料的平均屈服极限,与主轴实际裂纹萌生位置一致.随着右侧光轴外径和圆角半径的增加,最大Mises应力和最大等效应变整体呈现递减的趋势.当主轴右侧光轴外径等于48 mm且圆角半径为10 mm时,最大Mises应力和等效应变最小,较初始设计主轴分别降低了8.3％和32.4％,主轴的低周疲劳寿命提高了5.5倍,最大应力位置发生在光轴与花键的过渡圆角位置.     

回收装置壳体抗冲击试验研究

通过冲击试验台、试验工装与冲击测量传感器等实验设备,对回收装置壳体进行模拟入水冲击试验研究,发现回收装置壳体间隙、填充材料对其抗冲击的重要影响。根据抗冲击试验分析,回收装置壳体间隙涂敷硅橡胶后,能有效提高抗冲击性能。