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第1章 绪论 1

1.1 水下非接触性爆炸作用下船舶的抗冲击性能 1

1.1.1 水下非接触性爆炸 1

1.1.2 船舶的抗冲击性能 3

1.2 水下非接触性爆炸冲击作用下船舶设备的抗冲击性能 6

1.2.1 船舶设备抗冲击性能研究的重要性 6

1.2.2 设备抗冲击性能的研究方法 6

1.2.3 船舶设备抗冲击能力和冲击损伤案例 9

1.3 船舶柴油机抗冲击性能研究需求分析 10

1.3.1 柴油机抗冲击性能研究的地位 11

1.3.2 柴油机抗冲击性能的特点 11

1.3.3 柴油机抗冲击研究的关键课题和主要研究方向 12

1.3.4 柴油机抗冲击性能研究体系 14

参考文献 19

第2章 船舶设备冲击环境及其预报 20

2.1 冲击响应谱与冲击时域载荷 20

2.1.1 冲击响应谱的定义和计算 20

2.1.2 标准冲击谱 22

2.1.3 国军标规定的冲击设计值 23

2.1.4 冲击响应谱与简单时域波形的转化关系 24

2.2 船舶设备在不同安装部位的冲击特点 25

2.3 船舶设备冲击环境预报技术 27

2.3.1 预报理论模型的基本假设 27

2.3.2 船体与设备冲击响应动力学模型 29

2.3.3 刚性板架水下爆炸冲击响应动力学模型 30

2.3.4 船体与设备一体化冲击动力学模型 36

2.3.5 其他影响因素分析 40

参考文献 42

第3章 船舶机械设备抗冲击的基本原理和工程应用 43

3.1 船舶设备的动力学模型 43

3.2 冲击响应的静态分析法 44

3.3 单自由度和两自由度线性系统计算模型分析 48

3.3.1 单自由度线性系统的计算 48

3.3.2 两自由度系统的计算 50

3.4 动态设计分析方法 52

3.4.1 一维DDAM方法 53

3.4.2 简化的单向谱分析方法 54

3.4.3 三维DDAM方法 59

3.5 DDAM分析法在柴油机冲击响应仿真中的应用 61

3.5.1 基于Abaqus软件的柴油机冲击响应求解 61

3.5.2 基于Algor软件的柴油机固定件冲击响应求解 71

3.6 设备抗冲击计算中的非线性因素 74

参考文献 76

第4章 柴油机冲击响应时域分析方法及应用 77

4.1 柴油机多柔体运动——冲击耦合分析技术 77

4.1.1 柴油机曲柄连杆机构运动学及动力学传统算法 77

4.1.2 基于多柔体动力学的机械结构动力学建模 80

4.1.3 多柔体机构动力学的有限元求解法 86

4.1.4 时域分析方法的应用过程 87

4.2 某A型柴油机冲击响应时域分析应用实例 89

4.2.1 某A型柴油机多柔体动力学建模 89

4.2.2 柴油机动力学仿真分析 99

4.2.3 柴油机多柔体运动——冲击耦合动力学仿真 100

4.3 某B型柴油机冲击响应时域分析应用实例 104

4.3.1 某B型柴油机多柔体动力学建模 104

4.3.2 柴油机动力学仿真分析 113

4.3.3 柴油机多柔体运动——冲击耦合动力学仿真 116

4.3.4 工作应力与冲击响应的耦合关系分析 124

4.3.5 横向冲击响应分析 129

4.4 柴油机冲击响应仿真结果的验证方法 130

4.4.1 试验与仿真结果中冲击加速度响应频谱特征分析 130

4.4.2 基于冲击谱的强度特征分析 132

4.4.3 仿真和试验结果比较 132

参考文献 135

第5章 柴油机力传递结构——螺纹连接结构的冲击分析 136

5.1 螺纹连接结构动力学研究概述 136

5.1.1 螺纹连接动力学特性的研究热点 136

5.1.2 动载荷下螺纹连接结构的经典模型 138

5.2 螺纹连接结构受力分析和柔度计算 141

5.2.1 螺纹连接结构的特点及设计要求 141

5.2.2 螺纹连接结构的受力分析及参数 142

5.2.3 双弹簧模型的组合柔度 149

5.2.4 冲击柔度与静柔度的关系 150

5.3 螺纹连接结构抗冲击建模方法研究 154

5.3.1 轴向冲击载荷下螺纹连接结构受力 155

5.3.2 螺纹连接结构预紧力计算 156

5.3.3 接合面分离校核及螺纹连接结构的非线性模型 158

5.3.4 径向冲击载荷下螺纹连接结构抗冲击计算 163

5.4 某A型柴油机机脚螺纹连接结构的抗冲击计算实例 164

5.4.1 模型参数计算 165

5.4.2 接合面临界分离力计算与螺纹连接的非线性模型 168

5.4.3 刚性安装柴油机单自由度模型的计算示例 169

5.4.4 弹性安装柴油机单自由度模型的计算示例 174

5.4.5 提高轴向冲击下机脚螺栓抗冲击能力的措施 179

5.4.6 机脚螺纹连接结构轴向冲击计算方法 181

5.4.7 径向冲击载荷下机脚螺栓抗冲击计算 182

参考文献 184

第6章 柴油机力传递结构——油膜润滑的冲击分析 185

6.1 柴油机油膜润滑的基本原理 185

6.1.1 转子类轴承静载荷下振动方程 185

6.1.2 柴油机主轴承润滑原理 191

6.2 柴油机主轴承润滑结构冲击动力学分析 206

6.2.1 冲击刚度 206

6.2.2 柴油机主轴承冲击下的振动方程 206

6.3 主轴承油膜冲击刚度仿真计算及试验验证 210

6.3.1 简易式落锤冲击试验机的冲击载荷 210

6.3.2 转速150 r/min时油膜冲击刚度仿真研究及试验对比 211

6.3.3 转速400 r/min时油膜冲击刚度仿真研究及试验对比 214

6.3.4 转速500 r/min时油膜冲击刚度仿真研究及试验对比 216

参考文献 220

第7章 耦合力传递结构的多体系统传递矩阵法 221

7.1 计算多体系统动力学中引入DTTMS的混合算法研究 221

7.1.1 概述 221

7.1.2 混合算法研究 224

7.2 使用混合算法的螺栓连接结合面建模方法研究 225

7.2.1 螺栓连接结合面的多体系统离散时间传递矩阵分析 226

7.2.2 使用混合算法对柴油机缸盖-机体螺栓连接结合面建模 227

7.3 螺栓连接结合面参数识别 234

7.3.1 缸盖-机体螺栓连接结构跨点频响函数测量 235

7.3.2 以缸盖-机体为例的组合结构螺栓连接结构有限元建模 240

7.3.3 缸盖-机体螺栓连接结合面特性参数识别 243

7.4 多体动力学中螺栓连接结合面建模方法的应用实例 250

7.4.1 结合面对缸盖振动的影响 251

7.4.2 机脚受力分析 253

7.5 结合数值计算法的主轴承润滑模型及应用 255

7.5.1 结合数值算法的滑动轴承多体动力学建模方法 256

7.5.2 曲轴主轴承弹性流体润滑模型及力传递特性分析 259

7.5.3 曲轴-轴承系统动力学特性分析 265

参考文献 270

第8章 船舶柴油机的冲击试验 271

8.1 冲击试验机 271

8.1.1 冲击波形及简单波形的产生方法 271

8.1.2 国内外冲击试验机的发展概况 275

8.2 柴油机主要连接结构的冲击试验 282

8.2.1 螺纹连接结构的冲击试验 282

8.2.2 柴油机主轴承油膜冲击试验 288

8.3 柴油机实船爆炸冲击试验实例 306

8.3.1 实船爆炸试验测试方法 306

8.3.2 柴油机冲击响应的试验结果及分析 312

参考文献 319

第9章 船舶柴油机的冲击极限载荷 320

9.1 设备冲击极限载荷的定义及评估方法 320

9.1.1 设备冲击极限载荷的定义 320

9.1.2 冲击极限载荷的评估方法 322

9.1.3 设备冲击极限载荷试验评估的案例 324

9.1.4 基于拉伊达准则的冲击极限载荷计算 326

9.2 柴油机冲击极限载荷及其抗冲击性能改进 327

9.2.1 柴油机的冲击薄弱环节分析 328

9.2.2 某B型柴油机冲击极限载荷分析实例 330

9.2.3 柴油机抗冲击性能改进措施 332

9.3 设备抗冲击能力可靠性分析的探讨 335

参考文献 338