船舶结构复合阻尼材料减振性能实验研究

研制了一种自粘性复合阻尼减振胶板,在-30~60℃宽温域内,材料的平均损耗因子达到0.35。采用单点激励振动模态实验方法,研究了复合阻尼材料对船舶模型振动模态阻尼比的影响。采用动力设备运行模拟激励实验,研究了复合阻尼材料对船舶模型结构的阻尼减振效果。结果表明,粘贴复合阻尼材料后,船舶模型在500Hz范围内的模态阻尼比增加了6倍,船舶底舱结构的平均减振效果达到5dB,船舶甲板结构的平均减振效果达到6~11dB。实验研究结果对于船舶薄壁结构的阻尼减振设计具有参考价值。     

基于粘弹性阻尼层随机性的自由阻尼层板的振动和阻尼分析

本文基于粘弹性阻尼层的随机性用Monte Carlo直接抽样法对自由阻尼层板的振动和阻尼进行了分析研究。分析中随机变量取正态分布。针对不同的阻尼层厚度分别考察了复弹性模量的实部、虚部、材料的损耗因子的影响。考察了整体性和局部单元性阻尼导厚度的影响。结果表明，粘弹性材料弹性模量的随机性对结构固有频率的影响不大，对模态损耗因子影响较大；不论是整体的还是局部单元的，阻尼层厚度的随机性对模态损耗因子的影响很显著。因此粘弹性阻尼层的随机性对抑制结构共振响应和声辐射的影响是较大的。阻尼层厚度局部单元随机性影响表明了对阻尼结构采用随机分析的必要性。     

鱼雷楔环连接结构等效刚度建模与模态分析

针对鱼雷壳体模态分析中,由于楔环连接结构有限元模型处理方法引起的计算精度较低问题,提出一种等效刚度的有限元模型处理方法。通过Nastran sol200模块对模型优化并进行模态仿真计算,对比试验数据结果表明:固有频率及模态振型的计算误差小于4%,比以往分析方法精度提高10%左右,对其他连接方式的鱼雷模态分析也具有一定的参考价值。     

浮筏动力特性分析时瑞利阻尼系数的计算方法

为减小瑞利阻尼参数对浮筏动力特性分析精度的影响,根据试验测得的模态频率和模态阻尼比,利用加权最小二乘法计算瑞利阻尼系数,以使得各阶模态阻尼比相对误差的平方和最小,与常用方法相比,可得到更为满意的效果。参与加权最小二乘计算的模态阶数影响到模态阻尼比的相对误差,综合考虑模态参与因子和有效模态质量,确定了主自由度有效模态质量累计参与系数高于95%的模态选取原则。依据该原则,将加权最小二乘法用于浮筏动力分析中瑞利阻尼系数的确定,根据该模态选取原则所确定的阻尼系数能满足浮筏动力特性工程计算的实际需要。     

大功率海上风电机组传动链固有频率计算分析

以某大功率海上风力发电机组传动链为研究对象，考虑了斜齿轮螺旋角、压力角、行星轮相位角、齿轮啮合刚度和轴承支撑刚度等因素，采用集中参数法建立传动链的多体动力学模型，通过对模型进行模态分析，获得传动链固有频率，并对计算结果进行对比验证。研究结果表明：采用集中参数法建立传动链模型可以计算出系统的固有频率，并通过与SIMPACK多体动力学软件仿真模型计算结果对比，发现两者计算结果具有很大一致性，表明所建立的集中参数模型可以用来计算传动链固有频率。     

敷设粘弹性阻尼的加筋板振动和阻尼分析

对敷设粘弹性阻尼的加筋板的固有频率和模态损耗因子进行了分析。考察了在加筋板结构上加自由阻尼层和加粘弹性筋梁的两种情况，分析了粘弹性阻尼材料模量、损耗因子、阻尼层厚度以及粘弹性梁剖面尺寸的影响。对粘弹性筋梁的讨论，拓宽了加筋板的粘弹性阻尼的敷设形式。     

采用混合材料的离心风机转子的模态分析

多级离心风机转子模态分析是其动力学分析的一个重要方面.采用UG建立离心风机转子的三维模型,运用非结构化网格对风机转子模型进行网格划分,利用ANSYS对其进行模态分析.分析并探讨了自由模态和约束模态两种状态下的固有频率和振型,获得了各阶频率对应的振型图.改变风机转子结构材料属性,比较了Q235材料、铸铝材料以及混合材料所对应转子模态的固有频率和振型的改变.文中所做研究解决了该型号离心风机设计时的共振问题,同时也为其它离心风机的设计与动力学分析提供了参考.     

敷设粘弹性层舱室的振动特性仿真分析与试验

轮船舱室的减振设计需要对舱室的固有振动特性和响应进行分析.基于AnsysWorkbench对舱室进行模态分析,利用壳单元对舱室进行建模,获得其前20阶的固有频率、振型,并对仿真结果和试验结果进行对比.利用半功率带宽法测出舱室阻尼比,在模态分析基础上对舱室进行谐响应分析,得到位移和频率响应曲线.考虑粘弹性材料频变特性,对...     

浅析阻尼比对多层框架结构长宽比的影响

阻尼比代表了结构的一种耗能的能力。基于我国目前的结构设计规范,对于钢筋混凝土框架结构通常取5%[1];然而通过对实测建筑物的阻尼以及钢筋混凝土结构模型阻尼的试验数据对比发现,实测建筑物的平均阻尼比钢筋混凝土结构模型阻尼试验的平均值低1.3%,且均小于5%[6]。由于结构的阻尼具有离散性的特点,通过引入阻尼调整系数,分析了当阻尼比为3%、5%和7%时地震作用对多层框架结构长宽比的各楼层的剪力影响,并得到结论:当结构长宽比为2-3时,阻尼比对多层框架是存在一定的影响,且随着建筑高度的增加,阻尼调整系数逐渐降低。     

基于模态试验的舰船振动噪声预报研究

以某舰船模型为对象,利用双通道频谱分析仪,采用宽频带的快速正弦扫描激励方法,对上述船模进行模态试验分析,同时利用模态分析软件的参数识别功能,结合三维数据转换程序,识别出该船模的各阶固有频率,振型以及阻尼参数,并以图表、曲线等形式给出相应的结果。通过试验研究与振动特性分析,得到了一些有价值的结论。在此基础上,运用模态试验确定该舰船模型的水下声辐射效率,从而对舰船的水下噪声预报进行了尝试。     

压电类船舶智能结构动态特性分析

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

基于自互功率谱法的高桩码头物理模型模态参数识别研究

阐述了自互功率谱法识别结构模态参数的理论依据,以某港高桩码头为原型,有机玻璃为原材料建立物理模型进行模态试验.介绍了高桩码头物理模型模态试验方法.采用自功率谱、互功率谱和相干函数分析,识别了高桩码头物理模型前4阶同有频率和阻尼比.同时运用有限元软件ANSYS分析得到相应的固有频率,试验数据与ANSYS分析结果的对比表明...     

基于不完全模态测量数据的粘性阻尼矩阵的修正

在实际工程中,由有限元模型得到的计算值与通过试验获得的测量值之间往往存在偏差,为了能够精确预测结构的动力响应,依据测量模态数据修正存在的动力模型是非常必要的。本文考虑用不完备复模态测量数据修正粘性阻尼矩阵的问题。在假定分析质量矩阵与刚度矩阵是精确的情况下,通过求解一个约束最优化问题,得到了满足特征方程的加权Frobenius范数意义下的最优对称非负定修正矩阵。     

Structural behaviour of a high tensile steel deck using trapezoidal stiffeners and dynamics of vehicle–deck interactions

As an early part of a large design and fabrication-oriented project FasdHTS funded by the GROWTH programme of the European Commission, an exotic concept ship was designed in very high tensile steel (EHS690) with the purpose of finding out consequences for design and production. The project has already produced a considerable bank of knowledge for design and shipyard production in this material.This paper presents analysis and discussions on static and dynamic behaviour of a high tensile steel deck designed with trapezoidal stiffeners. First, a finite element model of the deck structure is created. The influence of support condition for the longitudinal girders, and the contact area between the vehicle tyre and panel were analysed. The results from modal analysis of the structure under different load conditions are presented. The different load conditions comprise the unloaded and loaded deck, and the load type, i.e. cargo loads or vehicle loads (car loads or truck loads). From the frequency response analysis under harmonic excitation, it shows how the locations and numbers of cars parked on the deck influence the dynamic response of the structure. Furthermore, by studying the car–deck interaction, it is found that the effects of normal cargo loads are quite different from the vehicle loads due to the spring/damping effects of the vehicles. It is suggested that the carloads have a similar mechanism to that of tuned mass dampers. Finally, two transient analyses of the structure due to excitations transferred from deck supports and lorry braking-induced loading are performed. It is suggested that the deck structure and vehicle design could have more interactions with each other.     

船舶浮筏系统动力学特性的影响因素研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中，以往的刚体分析模型会在高频段造成很大误差，本文从基于有限元的弹性体模型出发，对隔振系统的多种方案进行了模拟激励下的响应分析，讨论了影响浮筏隔振性能的结构与材料因素，如隔振支承刚度与阻尼，筏体的刚与阻尼，浮筏基座刚度与阻尼等，通过船模实验验证了所建立的动力学模型，通过灵敏度分析得到振动传递率与各影响参数间的关系。     

一种基于系统保形解耦的力源识别方法

基于模态分析法的力源时域识别方法中涉及利用模态矩阵将系统方程转化为非耦合形式,这仅对比例阻尼或经典阻尼系统才能实现。文章基于二阶系统保结构解耦方法建立了新的力源识别数学模型。首先利用Lancaster结构建立系统的解耦模型,并求得解耦变换;其次,利用解耦变换推导建立系统非耦合响应模型,并在微小时段内力源为线性变化的假设下,推导出具体的力源识别公式。最后,采用精细逐步积分方法,对模型进行解算,由结构动态响应反求力源的时间历程。数值实验不仅验证了所提方法可以提高识别精度,而且也验证了所提方法对非比例阻尼系统也是有效的,这也是文中方法的重点。     

环境激励下自升式海洋平台损伤诊断

为探究适用于海洋平台结构的有效损伤诊断方法,针对某自升式平台的比例模型开展环境激励下损伤诊断试验研究。分别采用频域法中的增强频域分解法和时域法中的随机子空间法处理测试数据,提取前三阶的固有频率、振型和阻尼比等模态参数,并结合频率和振型识别结果计算节点柔度矩阵。通过分析平台模型模态参数和节点柔度矩阵的变化率,识别预先设置的结构损伤。试验结果表明,两种模态识别方法均能有效识别环境激励下的平台模型模态参数,其中利用固有频率变化率能够有效判断结构是否产生损伤,利用振型和柔度矩阵的变化率能够实现损伤的准确定位。     

基于小波分析的Spar平台阻尼系数研究

连续小波分析方法作为典型的时频方法虽已广泛应用于工程界,但在海洋工程领域并未得到大力推广。文章应用连续小波分析方法对海洋工程领域中与Truss Spar平台涡激运动相关的阻尼系数进行求解。通过构建测试信号对这一方法进行数值检验,验证了小波分析方法的可靠性和准确性。利用试验数据,成功将小波分析方法应用于求解Truss Spar平台阻尼系数问题中。结果表明小波分析方法具有较好的可靠性,能够准确求解平台的阻尼系数。