沖擊是指系統在相當短的時間內(通常以毫秒計)，受到瞬態激勵，其位移、速度或加速度突然發生變化的物理現象。在海戰中，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。一次世界大戰中，西方海軍意識到艦船抗沖擊的重要性，即開始該領域的研究。馬島戰爭暴露出艦船抗沖擊能力不足的問題，使得西方海軍凍結了艦艇的建造計劃，在執行一系列提高艦艇抗沖擊性能的補救措施后才恢復正常，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，艦載機電設備往往比船體結構更易于遭受沖擊破壞。國外制定了設備抗沖擊標準，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。國內也制定了相關的標準，但由于經費不足的原因，對設備抗沖擊性能的研究和實際執行力度都沒有國外深入，存在相當的差距。艦用柴油機是艦艇的動力來源，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。由于試驗經費和試驗規模的限制，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的發展，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節，開展柴油機固定件在沖擊情況下的強度仿真分析具有現實意義。
      實際水下爆炸發生的沖擊激勵是不規則的、較為復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，所以考核設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備的實際安裝環境，在環境試驗中廣泛應用，并列入國家標準，通常有峰值Ao(一般用多少個“g”表示)、脈寬(單位為ms)和波形三個特征參數。
      實際沖擊激勵的標準化可以通過沖擊響應譜(shock response spectrum，SRS)換算成雙正弦波。
      綜合考慮模型規模控制在可計算范圍之內、在后續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，忽略機體內油路、水腔等細小特征得到簡化模型，并劃分四面體網格，使用ABAQUS求解器模擬沖擊，此時單元格式宜選用C3D4單元。最后，將網格文件導入ABAQUS有限元軟件中，并利用tie關系裝配各個部件，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，現階段實現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，曲軸等運動機構的各項指標都在出廠許可范圍之內，磁力探傷也沒有發現裂紋。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)簡化為等效質量，加載于主軸承座上。

                                                                                專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司m.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！