今日更新汇总柴油机水下爆炸的强度有限元分析2023/2/19 17:39:02

会呼吸的痛

冲击是指系统在相当短的时间内(通常以毫秒计)，受到瞬态激励，其位移、速度或加速度突然发生变化的物理现象。在海战中，海军舰艇不可避免地会受到水中兵器的攻击，承受冲击作用。一次世界大战中，西方海军意识到舰船抗冲击的重要性，即开始该领域的研究。马岛战争暴露出舰船抗冲击能力不足的问题，使得西方海军冻结了舰艇的建造计划，在执行一系列提高舰艇抗冲击性能的补救措施后才恢复正常，并要求首制舰必须进行船抗冲击试验。由于民用船舶在战时往往被征召成运输船，受到水雷攻击的可能性很大，在建造时也应该考虑抗冲击性能。因此，舰船的抗冲击性能有限元分析研究是一项普遍性强、意义十分重大的工作。有限元分析的相关资讯可以到我们网站了解一下，从专业角度出发为您解答相关问题，给您优质的服务！

国外试验表明，舰载机电设备往往比船体结构更易于遭受冲击破坏。国外制定了设备抗冲击标准，比较典型的有德国的BV04385和美国的MIL901D，并随着水中兵器威胁的增加而不断地提高要求。国内也制定了相关的标准，但由于经费不足的原因，对设备抗冲击性能的研究和际执行力度都没有国外深入，存在相当的差距。舰用柴油机是舰艇的动力来源，要求柴油机具备较高的抗冲击性能。因此，舰用设备和柴油机的抗冲击性能研究不仅具有开拓性，而且具有紧迫性。


柴油机抗冲击研究有试验考核和仿真计算两种途径。由于试验经费和试验规模的限制，试验考核的方法存在一定的局限性。随着计算机仿真软硬件技术的发展，仿真计算的途径越来越受到重视。试验表明，柴油机的固定件是水下爆炸冲击的薄弱环节，开展柴油机固定件在冲击情况下的强度仿真分析具有现意义。


际水下爆炸发生的冲击激励是不规则的、较为复杂的冲击力或冲击加速度。


因为船爆炸的冲击载荷不能再现，所以考核设备的抗冲击能力需要标准的冲击载荷，通常用比较容易现的波形，如脉冲、阶跃、角波或半正弦波代替。这些波形等效于机电设备的际安装环境，在环境试验中广泛应用，并列入标准，通常有峰值A(一般用多少个表示)、脉宽(单位为)和波形个特征参数。


际冲击激励的标准化可以通过冲击响应谱(，SRS)换算成双正弦波。


综合考虑模型规模控制在可计算范围之内、在后续工作中能够进行冲击机试验和研究机型具有代表性等因素，本文选用某6缸V型机作为仿真研究的对象，通过研究柴油机主要固定件的冲击问题，探寻冲击仿直的方注。


首先，利用维CAD()软件建立柴油机主要固定件的体模型，包括机体、飞轮壳体和机脚。然后，忽略机体内油路、水腔等细小特征得到简化模型，并划分四面体格，使用ABAQUS求解器模拟冲击，此时单元格式宜选用C3D4单元。比较后，将格文件导入ABAQUS有限元软件中，并利用关系装配各个部件，形成装配模型，部件之间暂不考虑螺栓连接。其中飞轮壳体划分58373个单元，机体划分341884个单元，机脚划分139873个单元，机脚和机体接触部分的格单元相对较细，装配模型共有单元540130个。


柴油机有成百上千个零部件，现阶段现完整的仿真尚有难度，需要突出重点，对模型作一定的简化处理。上世纪80年代初我国进行的一次船水下爆炸试验，当时主机的机脚振裂，某些外挂件基座也振裂。柴油机返厂检查，曲轴等运动机构的各项指标都在出厂许可范围之内，磁力探伤也没有发现裂纹。因此，本文首先重点考虑柴油机主要固定件的抗冲击强度分析，将运动件(曲轴、飞轮等)简化为等效质量，加载于主轴承座上。