船用双层壳体齿轮箱柔性动力学建模及隔振性能分析研究

双层壳体齿轮箱不仅为齿轮传动系统提供弹性支撑,而且具有减振降噪作用。为了能够高效、高精度地预测双层壳体齿轮箱的减振降噪效果,本文基于模态综合法建立含有隔振器的某船用双层壳体齿轮箱柔性动力学缩聚模型,对比分析齿轮箱的缩聚模型与完全有限元模型的固有特性的差异性,并验证其缩聚模型的有效性。通过双层壳体齿轮箱缩聚模型的模态解耦率、模态贡献度、振级落差和内壳体倾斜度的分析,评估齿轮箱的隔振性能。结果表明:某船用双层壳体齿轮箱在平移方向上模态解耦率均在94.9%以上,模态贡献主要以第二至第六阶振型为主导;在激励频率1~6000 Hz范围内,双层壳体齿轮箱的振级落差可达到34.2 dB;当激励频率小于2000 Hz时,激励频率对振级落差和倾斜度的变化有着显著的影响。

双层壳体内壳外刻槽对破片成型的影响

针对破片杀伤弹内层壳体外刻槽的双层壳体结构,利用LS-DYNA有限元分析软件对比分析了内壳刻槽参数对外壳破裂成型的影响。结果表明,同种工况下,U形刻槽和梯形刻槽内壳聚能装药结构外层壳体破碎成型优于V形槽,且在刻槽角度为45°和50°工况下,内壳梯形刻槽结构使外层壳体破片总动能最大;内壳的厚度、相对刻槽深度和刻槽角度均会影响该结构外层壳体破片成型,且内壳厚度影响最大,刻槽角度次之,相对刻槽深度最小;内壳厚度在1 mm~3 mm区间内,装药结构外层壳体破碎成型效果存在最优值,且装药直径为40 mm时,内壳最佳厚度为2 mm。

流场中壳间充液双层壳体声辐射性能研究

对双层壳体（壳间充满流体的同轴圆柱壳）的声辐射进行了研究．基于Ｆｌüｇｇｅ壳体理论和Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ波动方程计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级，讨论了双层壳体固有振动特性，比较了双层壳体与单层壳体声辐射特性．

含弹性连接和夹层流体的双层壳振动传递特性研究

为研究水中隔振器的振动传递机理,结合子结构导纳法、波传播法和四端参数法,建立了含弹性连接和夹层水的双层圆柱壳振动耦合理论模型。模型分为内、外壳两个子结构以及弹性连接构成的修正子结构,采用结构刚度和连接刚度构成的矩阵描述夹层流体的影响,推导内壳以内的水介质声压,对水中隔振器的振动传递特性开展了研究。结果表明:对存在夹层水介质的条件下,内壳以内的水介质流体负载效应同时作用于内外壳;内外壳夹层水对壳间的振动传递起到了“短路”作用,降低了隔振器的减振性能,且与夹层厚度无关;此外,与刚性支撑连接相比,水中隔振器仍具备一定的隔振效果。

双层壳体的船舶动力舱振动与声辐射的有限元结合边界元数值计算

利用 ANSYS有限元软件 ,建立了双层壳体的船舶动力舱的水下结构流体耦合的声振模型。采用有限元结合边界元的方法 ,数值计算并分析了耐压壳体和轻质外壳的厚度变化对动力机械振动传递、水下外壳振动以及辐射噪声的影响。计算结果表明 ,本文的方法对大型复杂结构的水下声振预估有借鉴价值。

充液双层壳的振动与声辐射计算

对某充液双层壳的结构振动和声辐射特性进行了研究.运用MSC/PATRAN建立结构的有限元模型,在MSC/NASTRAN平台上,考虑流固耦合效应,对水下双层壳结构进行频率响应分析,得出可用于声学分析的数据文件.再利用边界元软件SYSNOISE,导入上述结果文件作为边界条件,对双层壳结构进行声辐射数值分析.实例研究证明双层壳之间的不同肋骨设置对壳体的振动特性和结构声辐射的影响较开孔的数目影响大.

双层壳体对水下爆炸作用的影响研究

针对目前设计部门感兴趣的双层壳体结构中外壳对水下爆炸作用的影响问题,用简单平面波理论对双层壳体结构的外板对冲击波的透射特性进行分析,给出透射冲击波的计算公式,与试验比较吻合良好。并详细介绍相关的双层平板的水下爆炸试验结果,表明双层壳体结构的外壳对水下爆炸作用的影响主要表现在高频部分,冲击波压力约减小20%,结构冲击加速度和应变响应减小约50%以上,内部流体的作用使对整体冲击响应速度略有增大。

基于FE-SEA混合法的水下双层壳体模型声振特性研究

基于FE-SEA混合法原理,给出了FE-SEA混合系统的运动方程、扩散场互易关系表达式、系统响应表达式、功率平衡方程;分别建立了典型单层板、双层板隔声FE-SEA混合模型,就全频段下的隔声性能进行了分析,发现等厚度下的双层板较单层板在100Hz^10kHz内隔声性能更好,且在1/3倍频程、10Hz^10kHz频率范围内的仿真结果与理论值基本符合;通过建立"球面-圆柱-球面"双层壳体水下结构模型,在施加典型柴油机激振力下,分别对双层壳间填充海水、空气、半空气-半海水等不同介质对模型的声振影响进行了分析。结果表明:在315Hz以下的低中频段有实肋板时介质的影响不大,振动主要通过实肋板进行传递;无实肋板时,介质起主要作用,因而在10kHz以内频段不同介质下的外壳表面振动速度与外界海水的声压级差异明显;海水介质下的外壳振动速度与声压级较空气介质的平均分别高22.48dB和16.88dB,而半空气-半海水介质的外壳振动速度和声压级与海水介质的较接近。

双层壳舷间复合阻波托板结构声学设计

为降低双层壳动力舱辐射噪声,对双层壳舷间托板进行阻波设计。基于Poisson-Kirchhoff薄板假设,采用波动理论分析含粘弹性夹层阻振质量板复合阻波特性;将复合阻波技术引入到双层壳托板结构声学设计中,提出了一种高传递损失的复合阻波托板结构。利用有限元、边界元法数值分析新型托板结构连接形式下的减振降噪性能,讨论设计参数变化对双层壳声辐射性能的影响。结果表明:含粘弹性夹层的阻振质量板对振动波具有较强的阻抑作用,采用复合阻波托板能显著降低外壳振动均方速度和辐射声功率,是一种较好的减振降噪方法。

双层壳结构抗冲击性能仿真研究

对潜艇结构冲击响应(加速度)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据.以某潜艇的结构和型线为基础,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS DYNA计算了双层壳结构在改变外层壳体(简称外壳)及内层壳体(简称内壳)的厚度时的冲击环境,分析了双层壳结构在不同工况下的冲击响应,讨论了外壳和内壳对双层壳结构冲击环境的影响.通过数据分析表明:在改变外壳及内壳板厚的情况下,外壳及内壳的冲击响应(加速度)近似服从威布尔分布,内部结构的冲击响应近似服从正态分布;在同一冲击因子下,改变外壳板厚和内壳板厚对结构各部分的冲击响应影响不同.这对于潜艇的抗爆炸抗冲击分析及合理的结构形式具有重要意义.

壳间连接介质对双层壳声辐射性能的影响

研究了不同壳间连接介质的加筋双层壳的振动声辐射特性。基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了双壳体声-流体-结构耦合方程,计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级。结果表明,水层的耦合作用随频率的增高而降低,托板的耦合作用随频率的增高而增加,托板在内、外壳的振动传递中起着较大的作用。为了减小托板对振动及声辐射的影响,提出了阻尼托板结构,即在托板上添加阻尼材料,对含阻尼托板的圆柱壳声学特性进行了数值研究。结果表明,在中高频段,阻尼有效抑制了振动能量的传递,壳体的辐射声压明显降低,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的参考意义。

超空泡航行体双层壳结构动力稳定性分析

针对超空泡航行体轴向受力特点,建立超空泡航行体双层壳结构有限元模型,对结构动力稳定性进行分析。数值计算表明,当壳间实肋板厚度增大或环向肋骨数量和尺寸增加时,动力失稳区域整体下移,不稳定激发频率下降,失稳区域宽度减小幅度较小;当壳间间距减小或纵向肋骨数量和尺寸增加时,双层壳结构动力不稳定激发频率上升,动力失稳区域宽度较大幅度减小,动力不稳定激发程度显著降低。

强激光照射下双层壳体温度场的数值模拟

运用有限元法对强激光照射下双层壳体的温度场进行了数值模拟。详细分析了在激光功率一定的情况下,外层壳体的热传导系数、比热和厚度的变化对内层壳体温升的影响。计算中考虑了内层壳体的热损耗效应。此外,根据材料参数的温度相关性,分析了内层壳体材料参数随温度的变化特性对其温升效应的影响,并将计算结果与强激光照射下单层壳体的温度场进行了比较,得到一些有意义的结论。

流场中双层壳体结构振动特性研究

对水下由环形肋板连接的有限长双层柱壳在点激励下的稳态振动特性进行了研究．基于Ｆｌüｇｇｅ薄壳理论和弹性波理论，将环肋板等价为线力作用在内外壳体上，给出了双层壳耦合振动方程。

超空泡航行体双层壳结构动力响应分析

针对超空泡航行体尾拍冲击时的受力特点,建立超空泡航行体双层壳结构的刚柔耦合模型,对结构动力响应进行计算分析。数值结果表明:与单层壳体相比,双层结构内外壳体之间的耦合作用和阻尼层的耗能作用使振动传递得到抑制,尾拍冲击频率在计算时间内减少约19%,结构振动幅值降低约20%;肋板阻尼系数的增加使阻尼层的耗能作用进一步增强,提高了结构的减振能力;壳间连接刚度在一定范围时,连接刚度系数的减小削弱了振动的耦合强度,减小了双层结构的冲击频率和弹性变形,增强了结构的减振作用。

基于灰色理论的水下双层壳体振动与声辐射统计能量分析

本文采用统计能量分析对一双层圆柱壳体在水下的流固耦合振动和声辐射进行分析计算。首先对各系统的模态参数采用理论方法计算,与实验结果对比表明,误差较大。为此,本文提出用灰色理论预测各子系统模态参数,通过计算结果与实验结果进行对比,表明提出的方法可行,可以显著降低计算误差,为水下结构振动和声辐射计算提供了一个新思路。

强激光辐照下双层壳体温度场和应力场的数值模拟

强激光照射下结构的热力学响应是激光应用技术的重要问题。本文采用三维有限元分析模型,对双层圆柱壳在强激光辐照下的温度场、应力场和位移场进行了数值模拟与分析。分析时考虑了材料参数随温度的变化特性,主要探讨了不同光斑直径下双层壳温度场的变化趋势,研究了外层壳厚度、热膨胀系数、弹性模量和泊松比等参数对内层壳光斑中心处温升、应力和变形的影响规律。结论表明,激光光斑直径对内层壳的温度场分布有着重要影响,且内层壳温度分布和外层壳热传导系数相关;所有材料参数中,热膨胀系数对应力场分布的影响最大,厚度次之,弹性模量和泊松比影响最小。本文所得结论可为结构的激光破坏效应分析提供重要参考。

大型双层壳体球形冷却器现场制安工艺

某科研试验装置设有一大型冷却器,用于高温燃气冷却降温。该冷却器壳体为双层球壳,内部安装大型换热管束组件,结构较为复杂,体形巨大,为非常见的需现场制作安装的大型换热器。总结了大型双层壳体球形冷却器的现场制造安装主要工艺方法。

载流双层壳的振动功率流特性研究

以无限长的载流双层圆柱壳为模型 ,根据Flugge壳体理论和均匀流场中的声波方程 ,研究了壳流耦合系统中 ,内外壳体各内力传播的功率流的特性。为进一步研究载流双层壳的声振特性作了准备。

双层壳型冲击/气膜综合流量系数实验研究

为了研究新型高效涡轮铸冷叶片内部冷却通道中的流动特性,以铸冷叶片典型结构——双层壳型冲击/气膜复合冷却结构的平壁模型为研究对象,实验研究了该种冷却结构的综合流量系数Cd随冲击雷诺数Red(600～2800),主次流吹风比M(0.7～7),冲击间距比H/d(0.5～1.25),冲击孔和气膜孔间距比P/d(0,3,4)等参数的变化规律。研究结果表明:(1)Cd随着冲击雷诺数Red,吹风比M的增加而增大,在吹风比小于3工况下更为显著;(2)在相同的气动参数条件下,综合流量系数Cd随着孔排距比P/d的增加而增大,随着冲击间距比H/d的减小而显著降低。