【摘 要】
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针对船舶的抗爆抗冲击等生命力数据测量、防护、回收的现实问题,进行测试舱系统研究具有广泛应用前景。本文采用数值模拟结合试验研究方法研究设计了功能上满足海上冲击环境要求的测试舱装置。并对其开展相关的环境适应性试验,验证了测试舱系统的抗冲击性能,并为测试舱后续的升级改造提供依据,为船舶的抗冲击防护能力和毁伤数据的测试和验证提供基础支撑。具体研究内容及相应结论如下:(1)采用规范分析法对测试舱结构的冲击环
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针对船舶的抗爆抗冲击等生命力数据测量、防护、回收的现实问题,进行测试舱系统研究具有广泛应用前景。本文采用数值模拟结合试验研究方法研究设计了功能上满足海上冲击环境要求的测试舱装置。并对其开展相关的环境适应性试验,验证了测试舱系统的抗冲击性能,并为测试舱后续的升级改造提供依据,为船舶的抗冲击防护能力和毁伤数据的测试和验证提供基础支撑。具体研究内容及相应结论如下:(1)采用规范分析法对测试舱结构的冲击环境进行理论分析,得到结构阻尼对谱参数的影响范围,发现阻尼参数对中频响应影响明显,阻尼增大,“冲击放大”效应逐渐降低。通过设计谱转换时域载荷方法确定了测试舱输入载荷计算方法。结合危险测试环境下舰载设备的失效形式提出了测试舱的抗冲击性优化设计的三种设计要求。(2)根据静态分析方法对满足测试要求的测试舱结构进行了初步设计。再从结构整体出发,建立了隔冲减振模型,并对其进行了冲击响应分析。得到了在时域和频域上,隔振刚度变化对加速度响应、位移响应的影响规律。发现随隔振刚度变化,加速度响应与位移响应呈相反变化趋势,需要综合考虑结构形式选取合适刚度范围。(3)通过冲击试验研究方法,对测试舱结构的冲击动力特性展开了试验研究。对测试舱系统模块开展了不同载荷、不同隔振材料冲击试验,通过对结构响应进行分析得到了整体冲击环境和不同结构的响应特点,发现上部响应在中频段要明显高于输入载荷,且随着载荷的增加,垂向刚度较低的结构响应放大效应明显。考虑到测试舱内部设备安装位置与结构安全性,有必要进行减振隔冲性能优化。(4)对比不同隔振材料作用下的测试舱抗冲击性能,确定了格栅结构为结构薄弱区域。当冲击载荷较低时,结构整体做相同的运动;随着冲击强度的增大,格栅区域响应增幅最为明显。从试验加速度响应发现不同材料均有隔振效果,以隔振器隔振效果最为明显,而只有隔振器能在抗冲击性上体现优势。(5)通过对测试舱不同冲击方向和不同区域响应进行分析发现结构承受垂向冲击时响应更为剧烈,而横向冲击的冲击响应滞后效应更为明显。通过研究测试舱整体刚度、格栅厚度对结构薄弱区域响应的影响,结果表明整体刚度会改变结构的谱参数拐点频率及谱速度峰值频率,而格栅厚度能有效抑制结构受局部振动的影响。通过对冲击谱参数的影响分析发现在进行小型测试舱结构设计时,可侧重对结构冲击环境的谱速度和谱加速度参数进行考虑,谱位移可按照经验或简化公式进行选取。
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