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船用截止阀在不同载荷激励下动态分析

    舰船管路系统的抗振和抗冲击安全性能是其生命力要素的重要部分,阀门作为管路系统的重要组成部分,由于其结构尺寸大、重心分布高很容易受到振动、冲击载荷的影响造成失效。如果重点部位的阀门失效会造成介质的泄露甚至舰船动力的丧失。因此对船用阀门开展振动与抗冲击性能分析研究具有重要意义。
    根据船用阀门的安装方式与结构特点,结合舰船设备振动与抗冲击分析的相关理论,依据相关标准中规定的载荷,利用ANSYS软件,采用数值模拟方法对船用阀门在振动载荷和冲击载荷下的动态响应特性进行分析,分析结果对开展船用阀门的振动和抗冲击性能的研究提供了参考。
    研究工作如下:首先以模态分析理论为基础,采用有限元分析软件,从自由模态和约束模态两个方面对截止阀的模态振型及模态频率进行分析。模态阵型图显示阀杆和阀盖支架部位变形较为明显,结构刚度较弱。其次根据标准确定振动载荷,并结合截止阀的振动情况建立振动响应方程。采用ANSYS Workbench软件根据振动载荷情况对截止阀进行振动谐响应分析。将截止阀加速度响应曲线与相位角响应曲线与理论分析结果相对比,确定有限元分析结果的准确性。并对截止阀各零部件的应力、应变响应进行分析,根据分析结果确定振动响应剧烈区域并进行优化。
    优化结果显示增大阀盖支架尺寸能够更好的改善截止阀的振动响应,使船用截止阀满足正常工作的要求。通过分析三种抗冲击分析方法的优缺点,决定采用时域模拟法对船用截止阀的抗冲击性能进行分析。根据对冲击载荷的要求,设计多种冲击工况,对船用截止阀模型进行冲击计算。研究截止阀的冲击响应规律,分析截止阀在各个方向上的抗冲击能力。结果显示截止阀纵向抗冲击能力很薄弱。

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