动态设计分析方法DDAM简介

 DDAM（Dynamic Design Analysis Method）即动态设计分析方法，是一种由美国海军实验室定义的基于冲击谱的响应分析法，DDAM可以用来分析水下爆炸对船载设备零配件（例如桅杆、推进轴、舵、排气通道和其他重要结构）造成的冲击响，广泛应用于分析船用装备的抗冲击性能。

       

       

基本原理

       

    DDAM 以结构的模态参数为基础，通过对各阶模态冲击响应进行组合来得到结构的总冲击响应。在进行 DDAM 分析时，首先对被分析的设备或结构进行模态分析，得到其各阶模态的频率、阻尼比和模态质量等参数。
    然后根据 DDAM 冲击谱确定各阶模态在冲击载荷下的响应峰值，再利用振型组合规则，如完全二次组合法（CQC）等，将各阶模态的响应组合成结构的总响应，从而评估结构在冲击载荷下的力学响应和安全性。

       

       

分析步骤

       

1.建立有限元模型 

    根据设备或结构的几何形状、材料属性等参数，建立准确的有限元模型。需注意单位的选择，DDAM 方法通常要求建立的有限元模型的质量单位为磅，长度单位为英寸。
2.模态分析 

    对有限元模型进行模态分析，计算得到各阶模态的频率、阻尼比和模态质量等参数，一般需要计算足够多的模态阶数，以保证参与分析的模态质量之和与总质量的比例大于 80%。
3.确定 DDAM 冲击谱

    根据舰艇类型、设备在舰艇上的安装位置以及预期的冲击环境等因素，选择合适的设计冲击谱。如美国海军的 DDAM 冲击谱是基于大量的水下爆炸试验数据建立的，不同国家和组织可能有不同的冲击谱标准。
4.计算模态响应

    利用 DDAM 冲击谱和各阶模态参数，计算每一阶模态在冲击载荷下的响应峰值，包括位移、速度和加速度等。
5.振型组合 

    采用 CQC 等振型组合规则，将各阶模态的响应组合成结构的总响应，得到设备或结构在冲击载荷下的最大应力、应变和位移等响应结果。
6.评估结构安全性 

    将计算得到的响应结果与材料的强度极限、变形允许值等进行比较，评估设备或结构在冲击载荷下的安全性和可靠性。

       

       

DDAM的特点

       

优势 ：DDAM 方法具有成本低、分析方便等优点，能够在不进行大量昂贵的实体试验的情况下，对舰船设备等复杂结构的抗冲击性能进行快速评估和预测，为设备的设计和优化提供了有力的工具，可大大缩短研发周期和降低研发成本。
局限性 ：DDAM 方法是基于频域分析的，假设结构的阻尼比和阻尼正交性，与瞬态响应的精确解存在一定的近似，其计算结果对于复杂结构和复杂的冲击载荷可能不够精确，且对于非线性动力学问题的适用性有限。

       

       

应用实例

       

    舰船设备抗冲击分析 ：如对舰用升降装置、舰载雷达 TR 组件、舰用燃气轮机等设备进行抗冲击分析，通过 DDAM 方法计算设备在冲击载荷下的应力分布、变形情况等，确定设备的薄弱环节，为设备的结构优化设计和抗冲击防护措施的制定提供依据。（参考：浦军,石邦凯.基于DDAM的某舰用升降装置抗冲击分析）

   

    海上浮动核电站压力容器抗冲击分析 ：海上浮动核电站运行时面临着各种冲击风险，如爆炸冲击波、碰撞等。采用 DDAM 方法对压力容器进行抗冲击计算，验证其在冲击载荷下的结构完整性，确保核电站的安全运行。（参考：程方训,孙海军,刘磊.海上浮动核电站压力容器DDAM抗冲击计算）