[发明专利]一种基于基底大质量法的艉轴密封装置抗冲击计算方法

摘要

本发明公开了一种基于基底大质量法的艉轴密封装置抗冲击计算方法。该方法首先对艉轴密封装置进行整体分析，确定装置在船体的安装位置和设备类型，从而按照规定的舰船设备冲击标准确定冲击载荷谱。建立艉轴密封装置的有限元分析模型，基于基底大质量法确定装置的分析方法，然后根据舰船设备冲击标准确定的加载方式和加载位置进行加载，进行艉轴密封装置的抗冲击计算。本发明在计算过程中考虑了艉轴密封装置弹性元件的正常工作的压缩量，并且采用基底大质量法进行分析计算，冲击标准选取的是GJB1060.1，以此可以得到可靠的抗冲击计算结果。

主权项

1.一种基于基底大质量法的艉轴密封装置抗冲击计算方法，其特征在于实现步骤如下：/n第一步：建立艉轴密封装置有限元分析模型；/n第二步：选择基底大质量法进行分析，将艉轴密封装置设为一个或多个附着于舰船的大质量单元M，大质量单元M通过一个点来实现，即在有限元分析模型中建立一个点，赋予该点的质量为舰船的质量，并依据艉轴密封装置与舰船的约束关系，建立艉轴密封装置与该点的约束，从而实现大质量单元，该点即为大质量点；释放艉轴密封装置运动方向的约束，并在大质量点施加动力P_b模拟冲击载荷作用，其中：/n /n式中，M_bb为大质量点的质量矩阵，为基础激励；/n第三步：根据舱内设备抗冲击计算方法和附体设备抗冲击计算方法，得到冲击载荷谱和对应冲击载荷加载位置，确定冲击载荷谱和冲击载荷加载位置具体过程如下：/n(1)确定舱内设备抗冲击计算方法的冲击载荷谱/n①艉轴密封装置安装位置属于船体和外板安装部位，确定标称加速度谱A₀和标称速度谱V₀：/n /n其中m_a为艉轴密封装置的模态质量，单位为t；A₀为标称加速度谱，单位为m/s²；V₀为标称速度谱，单位为m/s；/n②艉轴密封装置受到冲击载荷包括垂向、横向、纵向三个方向的冲击载荷作用，一般水下非接触爆炸对设备产生的冲击损伤，垂向>横向>纵向冲击，根据国外的设计经验，确定艉轴密封装置各个方向的标称加速度谱和标称速度谱：垂向A_0垂＝A₀，V_0垂＝0.4V₀，横向A_0横＝0.4A₀，V_0横＝0.4V₀，纵向A_0纵＝0.2A₀，V_0纵＝0.2V₀；/n③冲击载荷谱转换为双三角时域加速度曲线输入到计算软件中，双三角时域加速度曲线的时间节点和峰值的确定如下，起始时间节点为零时刻：/nA₁＝0.6A/nt₂＝1.5V/A₁/n /nA₂＝-A₁t₂/(t₄-t₂)/nt₁＝0.6V/A₁/nt₃＝t₂+0.6(t₄-t₂)/n式中：t₁、t₂、t₃、t₄为双三角时域加速度曲线的时间节点，A₁为t₁时刻对应的峰值，A₂为t₃时刻对应的峰值，D为垂向、横向、纵向三个方向的等位移谱值，V为垂向、横向、纵向三个方向的等速度谱值；/n从而得到三个方向的双三角时域加速度曲线；/n(2)确定舱内设备抗冲击计算方法的加载位置/n艉轴密封装置通过安装座体和驱动环与舰船连接，安装座体和驱动环分别属于艉轴密封装置上的零部件，当冲击载荷谱作用在舰船上时，通过安装座体和驱动环传递到艉轴密封装置上；将模拟舰船的大质量单元M与安装座体和驱动环与舰船连接的端面建立耦合，从而模拟舰船与艉轴密封装置的安装关系；模拟舰船的大质量单元M就是冲击载荷谱的加载位置；/n第四步：根据第三步得到的冲击载荷谱和对应冲击载荷加载位置，施加到艉轴密封装置的有限元分析模型上，采用舱内设备抗冲击计算方法进行抗冲击计算；/n第五步：根据第三步提到的附体设备抗冲击计算方法，水下爆炸冲击载荷谱是根据舰船的工作环境而确定的，在此仅自定义水下爆炸冲击载荷谱和对应冲击载荷加载位置，施加到艉轴密封装置的有限元分析模型上，采用附体设备抗冲击计算方法进行抗冲击计算；/n第六步：根据第四步和第五步得到的抗冲击计算结果，提取关注部件连接螺栓的等效应力时域曲线和杆部平均应力时域曲线，判断艉轴密封装置在冲击载荷作用下是否满足要求，完成基于基底大质量法的艉轴密封装置的抗冲击计算。/n