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沖擊是指系統(tǒng)在相當(dāng)短的時間內(nèi)(通常以毫秒計)，受到瞬態(tài)激勵，其位移、速度或加速度突然發(fā)生變化的物理現(xiàn)象。在海戰(zhàn)中，海軍艦艇不可避免地會受到水中兵器的攻擊，承受沖擊作用。一次世界大戰(zhàn)中，西方海軍意識到艦船抗沖擊的重要性，即開始該領(lǐng)域的研究。馬島戰(zhàn)爭暴露出艦船抗沖擊能力不足的問題，使得西方海軍凍結(jié)了艦艇的建造計劃，在執(zhí)行一系列提高艦艇抗沖擊性能的補救措施后才恢復(fù)正常，并要求首制艦必須進行實船抗沖擊試驗。由于民用船舶在戰(zhàn)時往往被征召成運輸船，受到水雷攻擊的可能性很大，在建造時也應(yīng)該考慮抗沖擊性能。因此，艦船的抗沖擊性能有限元分析研究是一項普遍性強、意義十分重大的工作。
國外試驗表明，艦載機電設(shè)備往往比船體結(jié)構(gòu)更易于遭受沖擊破壞。國外制定了設(shè)備抗沖擊標準，比較典型的有德國的BV043/85和美國的MIL901D，并隨著水中兵器威脅的增加而不斷地提高要求。國內(nèi)也制定了相關(guān)的標準，但由于經(jīng)費不足的原因，對設(shè)備抗沖擊性能的研究和實際執(zhí)行力度都沒有國外深入，存在相當(dāng)?shù)牟罹唷Ｅ炗貌裼蜋C是艦艇的動力來源，要求柴油機具備較高的抗沖擊性能。因此，艦用設(shè)備和柴油機的抗沖擊性能研究不僅具有開拓性，而且具有緊迫性。
柴油機抗沖擊研究有試驗考核和仿真計算兩種途徑。由于試驗經(jīng)費和試驗規(guī)模的限制，試驗考核的方法存在一定的局限性。隨著計算機仿真軟硬件技術(shù)的發(fā)展，仿真計算的途徑越來越受到重視。試驗表明，柴油機的固定件是水下爆炸沖擊的薄弱環(huán)節(jié)，開展柴油機固定件在沖擊情況下的強度仿真分析具有現(xiàn)實意義。
實際水下爆炸發(fā)生的沖擊激勵是不規(guī)則的、較為復(fù)雜的沖擊力或沖擊加速度。
因為實船爆炸的沖擊載荷不能再現(xiàn)，所以考核設(shè)備的抗沖擊能力需要標準的沖擊載荷，通常用比較容易實現(xiàn)的波形，如脈沖、階躍、三角波或半正弦波代替。這些波形等效于機電設(shè)備的實際安裝環(huán)境，在環(huán)境試驗中廣泛應(yīng)用，并列入國家標準，通常有峰值A(chǔ)o(一般用多少個“g”表示)、脈寬(單位為ms)和波形三個特征參數(shù)。
實際沖擊激勵的標準化可以通過沖擊響應(yīng)譜(shock response spectrum，SRS)換算成雙正弦波。
綜合考慮模型規(guī)�？刂圃诳捎嬎惴秶畠�(nèi)、在后續(xù)工作中能夠進行沖擊機試驗和研究機型具有代表性等因素，本文選用某6缸V型機作為仿真研究的對象，通過研究柴油機主要固定件的沖擊問題，探尋沖擊仿直的方注。
首先，利用三維CAD (computer aided design)軟件建立柴油機主要固定件的實體模型，包括機體、飛輪殼體和機腳。然后，忽略機體內(nèi)油路、水腔等細小特征得到簡化模型，并劃分四面體網(wǎng)格，使用ABAQUS求解器模擬沖擊，此時單元格式宜選用C3D4單元。最后，將網(wǎng)格文件導(dǎo)入ABAQUS有限元軟件中，并利用tie關(guān)系裝配各個部件，形成裝配模型，部件之間暫不考慮螺栓連接。其中飛輪殼體劃分58 373個單元，機體劃分341 884個單元，機腳劃分139 873個單元，機腳和機體接觸部分的網(wǎng)格單元相對較細，裝配模型共有單元540 130個。
柴油機有成百上千個零部件，現(xiàn)階段實現(xiàn)完整的仿真尚有難度，需要突出重點，對模型作一定的簡化處理。上世紀80年代初我國進行的一次實船水下爆炸試驗，當(dāng)時主機的機腳振裂，某些外掛件基座也振裂。柴油機返廠檢查，曲軸等運動機構(gòu)的各項指標都在出廠許可范圍之內(nèi)，磁力探傷也沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。因此，本文首先重點考慮柴油機主要固定件的抗沖擊強度分析，將運動件(曲軸、飛輪等)簡化為等效質(zhì)量，加載于主軸承座上。
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