本文關(guān)鍵詞：某艦船發(fā)射裝置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：本文以艦船發(fā)射裝置的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性與動(dòng)力響應(yīng)并對(duì)基座進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)。以有限單元法為基礎(chǔ),在ABAQUS中采用板殼單元建立了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)各部件的有限元模型,然后利用綁定約束將各部件組合成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體有限元模型；采用集中質(zhì)量單元與耦合約束模擬發(fā)射裝置與加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的連接,并將該模型用于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析中。對(duì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析,得出其固有頻率與振型,然后基于靈敏度分析理論對(duì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中可能產(chǎn)生共振的頻率進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),改善了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性同時(shí)保證了結(jié)構(gòu)總質(zhì)量變化不大�；诜蔷�性動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力分析,通過仿真計(jì)算得到了艦船發(fā)射裝置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在12種射擊工況下的應(yīng)力分布以及耳軸處的Z向位移振動(dòng)曲線。結(jié)果表明,各個(gè)工況下加強(qiáng)結(jié)構(gòu)均滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求,并存在一定的優(yōu)化余量；且當(dāng)艦船縱搖,發(fā)射裝置沿方位角0°、俯仰角85°射擊時(shí),加強(qiáng)結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力最大,振動(dòng)最強(qiáng)烈。將基座模型導(dǎo)入HyperMesh后,采用序列二次規(guī)劃法在OptiStruct對(duì)基座進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后,基座總質(zhì)量減輕但強(qiáng)度和穩(wěn)定性依舊滿足使用要求,為艦船其他結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：艦船 加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 固有頻率 靈敏度 瞬態(tài)動(dòng)力分析 輕量化
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.703.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 選題的背景和意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度研究10-11
• 1.2.2 船體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)研究11-12
• 1.2.3 結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)12-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容14-15
• 2 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的有限元建模15-28
• 2.1 有限元法基本理論15-21
• 2.1.1 有限元法分析過程概述15-17
• 2.1.2 應(yīng)力計(jì)算方法17-18
• 2.1.3 殼單元基本理論18-21
• 2.2 有限元模型的建立21-27
• 2.2.1 力學(xué)計(jì)算模型的建立21
• 2.2.2 幾何建模原則21-22
• 2.2.3 模型計(jì)算范圍與坐標(biāo)系的確定22
• 2.2.4 支柱22
• 2.2.5 艙壁骨架22-23
• 2.2.6 球扁鋼的模擬23-24
• 2.2.7 發(fā)射裝置的模擬24
• 2.2.8 焊縫的處理24-26
• 2.2.9 單元形狀的選擇26
• 2.2.10 網(wǎng)格劃分26
• 2.2.11 計(jì)算模型26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析與優(yōu)化28-45
• 3.1 模態(tài)分析的基本理論28-31
• 3.1.1 實(shí)特征值分析28-30
• 3.1.2 振型向量的性質(zhì)30-31
• 3.2 主模態(tài)的提取31-33
• 3.3 艦船發(fā)射裝置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的模態(tài)計(jì)算33-35
• 3.3.1 模態(tài)分析邊界條件的確定33
• 3.3.2 模態(tài)計(jì)算結(jié)果33-35
• 3.4 外界干擾對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的影響35-36
• 3.4.1 螺旋槳激振力35
• 3.4.2 柴油機(jī)激振力35-36
• 3.4.3 武器的射擊頻率36
• 3.5 共振分析36-37
• 3.6 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性優(yōu)化37-44
• 3.6.1 設(shè)計(jì)變量的選擇37-38
• 3.6.2 靈敏度分析38-41
• 3.6.3 約束條件41-42
• 3.6.4 基于靈敏度分析的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)42-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 4 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析與校核45-57
• 4.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)45-47
• 4.1.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的基本概念45
• 4.1.2 瞬態(tài)動(dòng)力分析的求解方法45-46
• 4.1.3 ABAQUS/Standard的增量步46-47
• 4.2 不同發(fā)射工況下的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真47-56
• 4.2.1 各部件之間的連接關(guān)系47
• 4.2.2 載荷計(jì)算及工況47-51
• 4.2.3 阻尼51
• 4.2.4 衡準(zhǔn)51-52
• 4.2.5 艦船發(fā)射裝置加強(qiáng)機(jī)構(gòu)的瞬態(tài)動(dòng)力分析結(jié)果52-55
• 4.2.6 主要構(gòu)件穩(wěn)定性校核55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 5 基座的輕量化設(shè)計(jì)57-69
• 5.1 輕量化設(shè)計(jì)的途徑57-58
• 5.2 基座優(yōu)化初始結(jié)構(gòu)的有限元模型58-59
• 5.3 工況選擇及邊界條件處理59-60
• 5.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)60-64
• 5.4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本算法60-62
• 5.4.2 近似模型62-63
• 5.4.3 約束屏蔽63-64
• 5.5 基于OptiStruct的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)64-68
• 5.5.1 尺寸優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立64-65
• 5.5.2 靈敏度分析65-67
• 5.5.3 尺寸優(yōu)化結(jié)果67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 6 結(jié)束語69-71
• 6.1 工作總結(jié)69
• 6.2 工作展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄76

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本文編號(hào)：725867