吊挂冷凝器结构设计和分析

摘要

冷凝器是核潜艇动力系统的重要组成部分，目前核潜艇内部大量采用浮筏结构，这就需要把原有的动力系统需要安装在浮筏上。因此，设计一种吊挂式冷凝器使其与浮筏相匹配具有很重要的现实意义。
　　本文根据冷凝器所需的工作参数与性能要求，结合经验公式以及参考以往成功的冷凝器结构，设计了一种新型的吊挂式冷凝器。该冷凝器改变了以往落地式安装的方式，通过吊挂机构将冷凝器吊挂在浮筏下面，达到减振的目的。同时，采用数值与试验相结合的方式对吊挂冷凝器进行抗冲击性能分析。主要是对冷凝器整体模型进行建模，采用时域模拟法对模型进行冲击仿真计算，对其结构的动态响应进行分析。最后在冷凝器抗冲击数值分析的基础上开展试验研究，通过试验结果来分析仿真计算的精度。
　　首先，根据冷凝器的工作参数要求，结合以往冷凝器结构设计经验，对冷凝器主体结构方案以及吊架结构进行设计。根据工程需要选取冷凝器各部件的材料，并确定各部件安装方式。再对冷凝器进行等效静力学分析，初步确定其结构性能符合设计标准。
　　其次，对冷凝器模型进行有限元建模，采用军标BV0430-85中的时域模拟法对冷凝器模型进行数值冲击计算。研究冷凝器的冲击响应结果，分析冷凝器在各方向上的抗冲击能力，找出冷凝器结构上的薄弱环节。
　　第三，设计实验方案，根据试验条件以及相关冲击标准，确定试验模型的缩尺比，设计试验工装件。根据之前的仿真计算结果，设计试验测点的布置方案以及试验冲击加载的冲击工况。
　　第四，对缩比模型进行冲击试验，分析试验结果；处理实验数据，得到主应变响应峰值；对比试验值与计算值，误差产生的原因进行简单分析，分析结果验证了时域计算方法的计算精度。
　　本文参考以往冷凝器结构并根据经验公式设计一种吊挂冷凝器，通过数值和试验两种途径对冷凝器模型进行抗冲击性能研究，验证了冷凝器在工作状态下的结构强度以及抗冲击能力，证明了所设计的吊挂冷凝器满足设计要求。

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第1章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 冷凝器简介

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容

第2章 吊挂冷凝器结构设计

2.1 引言

2.2 吊挂冷凝器总体方案设计

2.3 吊挂结构设计

2.4 材料及安装方式

2.5 吊挂冷凝器结构等效静力学分析

2.6 本章小结

第3章 吊挂冷凝器时域抗冲击计算

3.1 引言

3.2 冷凝器有限元建模与模态分析

3.3 时域模拟法

3.4 横向冲击校核工况计算

3.5 垂向冲击校核工况计算

3.6 纵向冲击校核工况计算

3.7 本章小结

第4章 吊挂冷凝器抗冲击试验设计

4.1 引言

4.2 试验方法及原理

4.3 试验件模型设计

4.4 试验工装件的设计

4.5 试验测点布置

4.6 试验工况

4.7 本章小结

第5章 吊挂冷凝器缩比模型抗冲击试验

5.1 引言

5.2 实验测量

5.3 试验件模态分析结果

5.4 仿真计算与试验验证综合分析

5.5 试验结果分析与讨论

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢