水下目标角模拟器动力特性分析与仿真研究

论文摘要

水下目标角模拟器是在实验室内模拟水雷水下运动姿态的仿真试验设备。运用该试验设备能够在实验室内模拟水雷工作环境并对水雷进行半实物仿真测试,从而能够有效的提高水雷武器的质量和性能、降低研制成本、缩短研制周期。水下目标角模拟器性能的优劣,直接关系到水雷仿真测试试验的可靠性和置信度。由于台体的振动及由振动产生的噪声对水下目标角模拟器的仿真精度有一定影响,因此有必要对水下目标角模拟器的动力特性进行分析和研究。本文根据简化原则,忽略台体的次要因素,对水下目标角模拟器进行模型简化,并建立有限元分析模型。应用ANSYS对水下目标角模拟器进行模态分析,得出台体的固有频率和模态振型;对水下目标角模拟器进行了谐响应分析,得出不同激振力作用时台体的振动响应;对水下目标角模拟器进行了瞬态响应分析,得出了在不同工作状态下台体的瞬态响应。基于有限元+边界元法求解水下目标角模拟器的振动声辐射问题,结合ANSYS和SYSNOISE建立了水下目标角模拟器声学分析模型,分析了在不同激振力作用下台体的振动声学响应,得出能反映激振力方向、激振力频率及激振力位置对水下目标角模拟器表面声压不同影响的分析结果。考虑到结构要求,确定了偏航轴和U形环的外形尺寸为优化参数,应用ANSYS的优化设计模块对偏航轴和U形环进行动态优化设计,得出了既满足结构的一阶固有频率约束,结构的转动惯量和质量又有显著降低的优化设计结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景、目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 半实物仿真的研究现状
• 1.2.2 机械结构振动及声辐射的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 水下目标角模拟器分析模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 水下目标角模拟器主要技术指标及要求
• 2.3 目标角模拟器的传动方案
• 2.3.1 方位运动方案
• 2.3.2 俯仰运动方案
• 2.4 目标角模拟器模型简化
• 2.5 目标角模拟器动力特性分析流程
• 2.6 本章小结
• 第3章 目标角模拟器结构动力学有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 结构动力学的有限元分析
• 3.2.1 有限元法基本思想及求解步骤
• 3.2.2 目标角模拟器动态特性分析
• 3.2.3 目标角模拟器的振动响应分析
• 3.3 目标角模拟器模态分析
• 3.4 目标角模拟器谐响应分析
• 3.4.1 激振力作用在目标角模拟器顶端圆面
• 3.4.2 激振力作用在目标角模拟器其他位置
• 3.5 目标角模拟器瞬态响应分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 目标角模拟器振动声学分析
• 4.1 引言
• 4.2 目标角模拟器振动声学分析的理论研究
• 4.3 基于SYSNOISE的目标角模拟器振动声学分析
• 4.3.1 验证SYSNOISE软件的可靠性
• 4.3.2 各种激励作用下的振动声学分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 目标角模拟器结构优化设计
• 5.1 引言
• 5.2 偏航轴动态优化设计
• 5.3 U形环动态优化设计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢