舰船设备-隔振-限位系统动力学特性研究

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带限位的隔振系统是有效抑制舰船设备振动的最常用的手段。利用限位器可以有效抑制舰船设备的振动,保持设备一定的工作精度,同时可以提高舰船设备的可靠性,提高舰船的工作性能。合理的限位器参数选择是一直困扰工程设计的难题。为此,本文首先基于Spring-dashpot碰撞力模型建立了含舰船设备的单自由度限位隔振系统动力学模型,研究了限位器安装间隙和限位器刚度对系统动力学性能的影响,在此基础上设计了含舰船设备的限位隔振系统实验装置,进行了冲击实验,并采用仿真方法分析了在正弦加冲击和随机激励下系统参数对动力学响应的影响。然后,建立了三自由度模型,分析了限位器安装间隙、刚度和质量对系统动力学响应的影响,同时也分析了在正弦基础激励和正弦加冲击激励下的系统响应。为了更加真实的对含舰船设备的限位隔振系统进行研究,基于LS-DYNA有限元软件建立了有限元模型,分析了系统固有特性以及在多种载荷激励下限位器安装间隙和刚度对系统响应的影响,论文的主要研究内容包括:(1)隔振-限位单自由度系统振动特性分析。首先建立了单自由度限位隔振系统模型,并对比了接触碰撞力模型和文献Spring-dashpot碰撞力模型下的系统响应,证明了 Spring-dashpot碰撞力模型具有更好的准确性。并基于Spring-dashpot碰撞力模型建立了双边限位的单自由度限位隔振系统模型,分析了在正弦基础激励下限位器安装间隙和限位器刚度对系统响应的影响。(2)不同激励载荷下隔振-限位单自由度系统动力学特性分析。设计了含舰船设备的限位隔振系统实验装置,进行了冲击实验,同时讨论了限位器安装间隙和刚度对系统响应的影响。采用仿真方法研究了在正弦基础激励下限位器安装间隙和限位器刚度对系统响应的影响。并分析了在正弦加冲击激励下冲击激励幅值、脉宽系数(冲击时间与冲击周期的比值)、周期比(冲击激励周期与正弦激励周期的比值)对系统响应的影响,分析了随机激励下限位器参数对系统响应的影响。(3)隔振-限位多自由度系统动力学特性分析。基于单自由度限位隔振系统模型的基础上,建立了考虑限位器质量的三自由度限位隔振系统模型,分析了在正弦基础激励下限位器安装间隙、刚度和质量对系统响应的影响。进一步分析了在正弦加冲击激励下冲击激励参数对系统响应的影响。(4)基于LS-DYNA的隔振-限位系统动力学特性分析。针对集中质量模型不能够有效模拟真实的限位隔振系统装置,基于LS-DYNA有限元软件建立了真实限位隔振系统有限元模型,分析了隔振系统固有特性,讨论了多种激励载荷下限位器安装间隙和刚度对系统响应的影响。研究表明:减小限位器安装间隙或者增大限位器刚度会使系统位移减小。
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