舰船设备抗冲击响应的瞬态模态动力学方法及其应用研究.pdf

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1、V01．36No．5156舰船电子工程ShipElectronicEngineering总第263期2016年第5期舰船设备抗冲击响应的瞬态模态动力学方法及其应用研究。张毅敏曹殊(中船重工集团公司第七一。研究所宜昌443003)摘要针对时域分析方法计算效率低和动态设计分析方法不能得到设备冲击响应变化规律这一缺陷，提出了舰船设备抗冲击响应的瞬态模态动力学分析方法。以某型舰船设备为例，采用时域分析法和瞬态模态动力学方法对该设备进行抗冲击模拟，对两种方法下该设备的冲击响应进行比较分析。研究结果表明：瞬态模态动力学方法是一种有效的舰船设备

2、抗冲击性能分析评估方法。关键词舰船设备；抗冲击响应；瞬态模态动力学方法；时域分析法中图分类号U664；0326DOI：10．3969／j．issrL1672—9730．2016．05．040ApplicationofTransientModelDynamicMethodinAnti—shockResponseofNavalEquipmentZHANGYiminCAoShu(No．710ResearchInstituteofCSIC，Yichang443003)AbstractForthelowefficiencybytime-do

3、mainanalysismethodandnoshockdynamicresponselawbydynamicdesignanalysismethod，transientmodaldynamicmethodappliedtOthenavalequipmentanti-shockperformanceanalysisispro—posed．Takingashipbornemechanicalequipmentforexample，theanti-shocknumericalsimulationiscarriedoutusingtim

4、e-domainanalysismethodandtransientmodaldynamicmethod．ShockresponsesOfthenavalequipmentarecomparedundera—hovetwomethods．TheresearchresultsshowthattransientmodaldynamicmethodiSaneffectivenavaIequipmentsmethodforanti—shockperformanceassessment．KeyWordsnavalequipment，anti

5、—shockresponse，transientmodaldynamicmethod，time-domainanalysismethodClassNuml舱rU664；03261引言舰船设备在定型前应进行抗冲击试验，试验方式主要包括实船试验、冲击试验和数值模拟抗冲击试验[1‘。随着计算机技术的进步和仿真技术的发展，数值模拟抗冲击试验越来越多的应用于舰船设备的抗冲击评价中。目前数值模拟抗冲击性能评估方法有：等效静力法、动态设计分析方法和时域分析法L2]。等效静力法将冲击动载荷等效为静载荷，这样忽略了设备高频响应与一阶低频响应的差异，

6、实际上只校核了一阶低频响应的程度。在一阶响应是设备的主要破坏因素时，该方法具有一定的精度，当高频破坏是主要因素时，该方法是不合适的。动态设计分析法分析效率高，可以得到系统的最大冲击响应，适合舰船设备的样机设计阶段，但该方法采用的模态合成的方法只能获得系统的最大响应值，不能得到系统冲击响应的变化规律，而且模态合成忽略了系统振动模态相位差的影响，在振动模态振型存在大量相反相位时，使结果准确性大大降低，模态合成还无法避免密集模态现象，因此在使用过程中有一定的局限性[3~4]。时域分析*收稿日期：2015年11月13日，修回日期：2015

7、年12月27日作者简介：张毅敏，男，硕士，高级工程师，研究方向：机电产品开发。曹殊，男，硕士，高级工程师，研究方向：自动控制，软件设计。2016年第5期舰船电子工程法利用结构有限元方法描述系统的物理量，建立系统的数学模型，采用数值积分方法求解系统的各物理量，获到系统的冲击响应情况。这种方法适用于非线性系统的抗冲击性能分析，但其建模过程复杂，求解效率极低。瞬态模态动力学方法是基于结构振动模态叠加的时程分析方法，兼具动态设计分析方法效率高和时域分析法可以获得设备冲击响应变化规律的优点，适合复杂舰船设备的抗冲击性能分析。2瞬态模态动力学

8、方法2．1瞬态模态动力学方法基本公式提取系统的特征模态，获得系统的振型矩阵①，利用振动系统模态空间的正交性，将多自由度系统物理模型转化到正则振型坐标系下，得到解耦的系统运动方程[引：[M]博)+[C]{臼}+[K]{q)-{P(￡))其中：{q)一