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船用截止閥在不同載荷激勵(lì)下動(dòng)態(tài)分析
艦船管路系統(tǒng)的抗振和抗沖擊安全性能是其生命力要素的重要部分，閥門作為管路系統(tǒng)的重要組成部分，由于其結(jié)構(gòu)尺寸大、重心分布高很容易受到振動(dòng)、沖擊載荷的影響造成失效。如果重點(diǎn)部位的閥門失效會(huì)造成介質(zhì)的泄露甚至艦船動(dòng)力的喪失。因此對(duì)船用閥門開展振動(dòng)與抗沖擊性能分析研究具有重要意義。
根據(jù)船用閥門的安裝方式與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合艦船設(shè)備振動(dòng)與抗沖擊分析的相關(guān)理論，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的載荷，利用ANSYS軟件，采用數(shù)值模擬方法對(duì)船用閥門在振動(dòng)載荷和沖擊載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行分析，分析結(jié)果對(duì)開展船用閥門的振動(dòng)和抗沖擊性能的研究提供了參考。
研究工作如下：首先以模態(tài)分析理論為基礎(chǔ)，采用有限元分析軟件，從自由模態(tài)和約束模態(tài)兩個(gè)方面對(duì)截止閥的模態(tài)振型及模態(tài)頻率進(jìn)行分析。模態(tài)陣型圖顯示閥桿和閥蓋支架部位變形較為明顯,結(jié)構(gòu)剛度較弱。其次根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定振動(dòng)載荷，并結(jié)合截止閥的振動(dòng)情況建立振動(dòng)響應(yīng)方程。采用ANSYS Workbench軟件根據(jù)振動(dòng)載荷情況對(duì)截止閥進(jìn)行振動(dòng)諧響應(yīng)分析。將截止閥加速度響應(yīng)曲線與相位角響應(yīng)曲線與理論分析結(jié)果相對(duì)比，確定有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。并對(duì)截止閥各零部件的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果確定振動(dòng)響應(yīng)劇烈區(qū)域并進(jìn)行優(yōu)化。
優(yōu)化結(jié)果顯示增大閥蓋支架尺寸能夠更好的改善截止閥的振動(dòng)響應(yīng)，使船用截止閥滿足正常工作的要求。通過分析三種抗沖擊分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用時(shí)域模擬法對(duì)船用截止閥的抗沖擊性能進(jìn)行分析。根據(jù)對(duì)沖擊載荷的要求，設(shè)計(jì)多種沖擊工況，對(duì)船用截止閥模型進(jìn)行沖擊計(jì)算。研究截止閥的沖擊響應(yīng)規(guī)律，分析截止閥在各個(gè)方向上的抗沖擊能力。結(jié)果顯示截止閥縱向抗沖擊能力很薄弱。
