舰船设备反冲力动力响应的仿真计算及其研究

摘要

在本文中，建立了舰船及流体的三维有限元模型，在考虑流固耦合作用的情况下，对舰船受到武器装备设备反冲力作用时的动力响应做出了数值模拟和预测，讨论了在不同边界条件的情况下，设备反冲力对舰船结构的影响，为舰船的优化设计提供依据和参考。 本文首先着重介绍了舰船抗冲击的历史及其发展，对国内外舰船抗冲击的历史以及国内外舰船抗冲击仿真计算做了较为详细的介绍。对本文所要做的工作做了详细的描述，提出了本文中所遇到问题，指出文中要做的工作的难点和关键。 文中比较详细的对流固耦合的基本理论做了介绍，对流体的特性做了简单的描述，叙述了流固耦合振动的国内外的发展情况，重点讨论了流固耦合结构数学模型的推导，得出了结构-流体的耦合振动方程，并用有限元的方法离散了流体结构方程组，指出了边界条件的处理方法。文中还涉及船舶计算结构力学的部分内容，对其做了简单的介绍。 由于文中主要关心结构受到冲击后的动力响应，因此，文中详细的介绍了结构动力学数值计算的方法，比较了不同算法的各自的优势及使用范围，合理的选定了处理文中问题的计算方法。针对文中的问题以及计算精度的要求，确定了积分步长的大小，并根据耦合场的要求，合理的选取了有限元软件，确定了对耦合系统的处理方法。 有限元模型的建立是本文中计算的关键，因此文中详细的有限元模型的建立过程以及其中的关键，给出了模型的的建立方法，根据理论，合理的确定了结构阻尼的处理方法及其大小。 文中详细的计算了舰船在自身武器装备反冲作用下，在不同的边界条件下的动力响应，给出了整体的应力及应变的分布，对关键的部位给出了的应力，位移，速度，加速度等振动参数的数值，对在不同边界条件下的结果做出了比较，得出了处理这类问题的一些方法，对这类流固耦合振动的计算问题做出一定的研究。

目录

文摘

英文文摘

上海交通大学学位论文原创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章 绪论

1.1 课题研究的意义及目的

1.2 舰船抗冲击的现状

1.3 舰船抗冲击研究的发展

第二章 流固耦合的基本理论

2.1 流体力学基本理论

2.2 流固耦合振动的基本理论

第三章 计算结构力学

3.1 船舶计算结构力学的主要方法

3.2 船舶计算结构力学中的算法

第四章 冲击理论及算法的选取

4.1 冲击理论

4.2 冲击响应计算方法

4.3 计算精度及步长选取

4.4 ANSYS软件及其对耦合场的计算

第五章 有限元模型的建立

5.1 船体有限元模型的建立方法

5.2 有限元模型的建立

5.3 阻尼的确定

第六章 冲击响应的结果及其比较

6.1 结构边界条件的确定

6.2 时间步长的选取

6.3 不考虑流固耦合作用时,冲击响应的计算结果

6.4 考虑流固耦合作用，将端面固定冲击响应的计算结果

6.5 考虑耦合作用时自由自由边界条件下的冲击响应结果

6.6 考虑流固耦合作用时弹性支撑边界条件下的响应结果

6.7 质量弹性支撑边界条件下的响应结果

6.8 计算结果的比较和结论

6.9 连续两次冲击的结果

6.10 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文