艦用燃機抗沖擊分析方法與模型簡化研究.pdf

1、燃氣輪機以其本身的諸多優(yōu)點，現(xiàn)已成為許多國家水面艦艇的主要動力裝置。隨著水中兵器的發(fā)展，非接觸式爆炸沖擊給燃機帶來了嚴重的威脅，因此燃機的抗沖擊能力直接關(guān)系到艦艇的戰(zhàn)斗力。本文針對燃機受到的水下非接觸式爆炸的沖擊問題，采用數(shù)值模擬的方法研究了某型號燃機的抗沖擊性能，提出了模型簡化的方法以及機匣改進方案。
　　本文首先論述了燃氣輪機抗沖擊數(shù)值方法研究的目的與意義，回顧了三種抗沖擊數(shù)值方法的理論基礎(chǔ)。等效靜力法是一個簡單的靜力分析，靜

2、力荷載與設(shè)備自身的重量有關(guān)。動力學(xué)設(shè)計法是建立在模態(tài)分析理論的基礎(chǔ)上，將一個多自由度系統(tǒng)簡化為多個單自由度系統(tǒng)，通過對模態(tài)解的合成得出設(shè)備各部位的沖擊響應(yīng)。時域動力分析法則是對設(shè)備進行時域上的動力分析，通過逐步積分來計算每一時間步上的動力響應(yīng)。
　　本文以某型艦用燃機為對象，對燃機的三種抗沖擊方法進行了比較研究。首先，在Femap軟件中建立了燃機的有限元模型，然后用有限元軟件NX-Nastran進行了等效靜力法、動力學(xué)設(shè)計法（DD

3、AM）以及時域動力分析法三種抗沖擊分析，最后比較了三種方法的計算結(jié)果。結(jié)果表明，支撐系統(tǒng)是燃機在沖擊載荷下的薄弱部位。總結(jié)了三種抗沖擊方法的特點，并對它們的優(yōu)缺點進行了比較。
　　為了方便對燃機支撐系統(tǒng)進行后續(xù)的抗沖擊分析，以及減小對支撐系統(tǒng)優(yōu)化的計算量，本文對燃機的模型進行了簡化，將轉(zhuǎn)子和機匣簡化為伯努利-歐拉梁和集中質(zhì)量模型。然后對簡化模型進行了模態(tài)分析以及三種抗沖擊分析，并將計算結(jié)果與原始模型的計算結(jié)果進行對比。結(jié)果表明，簡