单和双稳系统相对隔振特性的研究（英文）

Motivated by the need for improving the isolation performance, many research studies have been performed on isolators with nonlinear characteristics. Based on the shape of their phase portrait, such devices can be configured as either a mono- or bi-stable isolator. This paper focuses on investigating the relative performance of these two classes under the same excitations. Force transmissibility is used to measure the isolation performance, which is defined in terms of the RMS of the ratio of the transmitted force to the excitation force. When the system is subjected to harmonic excitation, it is found that the maximum reduction of the force transmissibility in the isolation range using Quasi-Zero stiffness is achieved. When the system is subjected to random excitation, it has the same effect of Quasi-Zero stiffness. Further, optimum damping can be changed with stiffness and has minimum value.     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

基于四端参数法的管路支架隔振性能研究

管路支架是管道与船体之间振动能量交互传递的通道,从隔振的角度可以把它看成是一种特殊的隔振器。利用四端参数法建立管路支架隔振系统的振动传递力学模型,推导管路支架的力和位移的传递率。在此基础上,分析管路支架的刚度、阻尼、管道弹性以及基础弹性等因素对力传递率和位移传递率的影响,并通过仿真计算验证了理论求解的相关结论。分析结果表明,管路支架的刚度是影响其隔振性能的主要因素,同时管道和基础的弹性也会产生一定的影响。     

新型气液耦合冲击耗能器的冲击响应特性研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的耗能元件,吸收大量的冲击能量。基于将传统的隔振抗冲元件和新型耗能装置相结合的思想,设计了一种非线性抗冲击系统,在此基础上建立了气液耦合冲击耗能器的数学模型,并对其各参数(运动传递比和气腔有效横截面积)对抗冲击性能(绝对加速度幅值和相对位移幅值)的影响进行了仿真试验分析。研究表明,与线性隔离系统相比,冲击耗能器能够耗散部分冲击能量,提升系统的抗冲击能力;冲击耗能器的参数影响分析为新型耗能器的设计和开发提供了可行的理论依据。     

螺旋桨激励力下的舰船振动特性分析

考虑螺旋桨脉动压力与轴承力的影响,开展了螺旋桨激励力对舰船振动的影响研究;分析了某舰船在最大航速、巡航速度下等不同航行状态下的舰船振动,得到了不同航行状态下舰船的振动响应;计算结果表明:高航速下螺旋桨激励力对舰船的振动有一定影响,低速时螺旋桨激励力对舰船的振动影响不大;对于同一航速而言,双桨同时工作较四桨同时工作时的振动偏大,从减小振动角度出发,宜采用四桨同时推进的方式航行.     

筒式空气弹簧机械阻抗近似解析算法研究

建立一个理想化的筒式空气弹簧模型,基于空气波动理论提出一种通过计算空气弹簧的空气声压场分布来确定其机械阻抗的近似解析算法。借助有限元软件进行验证,结果表明该方法合理可行。讨论盖板质量、初始压力等因素对空气弹簧机械阻抗特性的影响,用力传递率来评估隔振效果。为深入研究空气弹簧的机械阻抗特性提供了一种新的思路。     

激励频率对线谱隔离效果影响的试验研究

为分析激励频率变化时,混沌隔振系统对特征线谱隔离效果的影响,设计双层混沌隔振系统,研究在不同激励频率条件下,混沌隔振系统对线谱的隔离能力。试验结果表明,激励频率对系统的隔振效果有较大的影响,在系统固有频率附近,线谱的隔离能力较差,在混沌隔振系统设计中,同样需要避开系统的固有频率。     

长方体形囊式空气弹簧刚度特性

空气弹簧是一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，它利用空气压缩的非线性恢复力和阻尼力来隔离振动和冲击。空气弹簧的刚度是随其变形量而变化的，因而由它组成的系统其固有频率与振幅有关。空气弹簧还具有自动避开共振，从而抑制共振振幅的特性。本文对长方体橡胶－帘布囊式空气弹簧进行了研究，从理论和试验两方面，对其垂向及横向刚度特性进行了探讨。假设空气弹簧的垂向刚度仅取决于内部气压，从工程热力学的气体多变方程出发推导了空气弹簧的垂向刚度。利用线性薄膜理论推导了长方体形囊式空气弹簧的有效承压面积。采用弹性力学的方法，解决了其由帘线交织而成的橡胶囊膜断面的横向切变形问题，推导了横向刚度。并对空气弹簧进行了试验研究。     

船舶轴系子系统力传递特性研究

建立了用于分析螺旋桨非定常力到船体传递特性的轴系子系统模型,并分析了轴系子系统的固有频率振动特性和力传递特性。同时,在实船上探索性地开展了轴系脉动力测试和主推力轴承系统纵向动刚度测试,并应用轴系子系统计算结果分析了实船测试数据,互相验证了轴系子系统力学模型、计算方法和实船测试结果的正确性。     

装配式高桩码头全简支梁水平力传递性能

全简支梁结构具有快速装配的优点,但由于对其水平力传递性能研究不足,在装配式高桩码头中应用较少。通过有限元模型计算对比,分析了全简支梁结构受水平集中力情况下码头结构的位移分布规律。结果表明：全简支梁体系对码头结构水平力传递性能削弱的影响较小,在面层连续的情况下能有效传递水平力,是可行的装配式技术方案。采用全简支梁体系的高桩码头结构宜在《码头结构设计规范》规定的基础上,将水平力分配系数及计算位移值适当提高。     

幂律流体阻尼的隔冲特性研究

基于幂律流体阻尼特性,建立了单自由度冲击隔离系统数学模型,分析了幂律流体的分段阻尼力特性与隔冲耗能特性,并讨论了速度相关指数、固有频率、冲击载荷幅值等因素对系统隔冲性能的影响。研究结果表明:当激励信号产生的流体相对速度较小时,剪切稀化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稠化流体阻尼,流体相对速度较大时,剪切稠化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稀化流体。幂律流体的参数影响分析为幂律流体阻尼器的设计和实际应用提供了一定的参考。     

柴油机偏移对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响分析

在工程实际中,常常存在隔振器的刚度中心与其承载的质量中心不重合的情况,从而对隔振系统的抗冲击性能造成一定的影响。本文针对某船柴油机组的隔振系统分别在柴油机纵向和横向偏移情况下,运用ANSYS软件建立了有限元模型,计算分析比较了隔振系统受到基础冲击下机组的位移和加速度响应值,得到一些有意义的结论,对工程实际运用具有一定的参考价值。     

隔振器参数对船舶动力机械系统隔振性能的影响分析

以半主动控制技术为参考背景,借助Ansys计算分析工具建立机械隔振系统有限元模型,分别计算分析了隔振器刚度和阻尼参数的改变对系统隔振性能的影响。结果表明,研究内容具有一定的参考价值,并可在数据分析的基础上进行半主动控制技术仿真研究。     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

Formulation of consistent nonlinear restoring stiffness for dynamic analysis of tension leg platform and its influence on response

Shortcomings of the traditionally used nonlinear restoring stiffness of TLPs, i.e. unrealistically high stiffness of horizontal motions, their uncoupling and secant formulation are pointed out. Therefore, new consistent restoring stiffness is derived. The platform is considered as a rigid body moored by flexible pretensioned tendons. Global horizontal low frequency motions (surge, sway and yaw) with large amplitudes as a result of dominant second order wave excitation and small stiffness, and vertical local motions (heave, roll and pitch) of higher frequency and small amplitudes excited by the first order wave forces, are distinguished. Hence, horizontal displacements represent position parameters in analysis of vertical motions. First, the linear restoring stiffness, which consists of the tendon conventional axial stiffness, the tendon geometric stiffness and the platform hydrostatic stiffness, is established. Then it is extended to large displacements resulting in new secant restoring stiffness. It depends on surge, sway and yaw displacements and is the same in any horizontal direction. Also, the tangent stiffness, which gives more accurate results, is derived. Heave is defined as vertical projection of axial tendon vibrations and platform tangential oscillations, which are analyzed in their natural moving coordinate system. Inertia force due to setdown, as a slave d.o.f. of the master horizontal motions, is taken into account in the dynamic equilibrium equations. As a result the complete tangential stiffness matrix of horizontal and vertical motions includes 7 d.o.f. The known secant restoring stiffness matrices are compared with the new one and noticed differences are discussed. All theoretical contributions are illustrated by relatively simple numerical example.     

隔振器对舰船基座振动特性的影响

为了研究隔振器类型及布置方式对舰船基座振动特性的影响,针对舰船设备普遍采用隔振器与基座相连的连接方式,首先分析了隔振器刚度、阻尼等参数对舰船基座激扰力特性的影响,并以某船舶发电机组为例,基于有限元方法讨论了隔振器类型及布置方式对舰船基座振动特性的影响。研究表明,一方面,设备向基座传递的激扰力与隔振器刚度、阻尼及设备—隔振器—基座系统固有频率等密切相关;另一方面,隔振器类型及布置方式对基座振动特性也有较大影响。当激励频率较低时,隔振器布置方式对基座振动特性的影响相对较小;而当激励频率较高时,隔振器布置方式对基座振动特性的影响则相对较大。     

海洋地震拖缆阻力试验研究

海洋地震拖缆是海洋油气资源勘探中的重要设备,为研究海洋地震拖缆在拖曳状态以及有横向干扰时的阻力特性,进行了缩比模型实验。基于应变测试技术,设计研发了一套高灵敏度测力机构,用于间接测量拖缆及其附件的首端张力值,以求得拖缆的实际阻力。通过对实测数据比较,分析了拖缆速度及横向干扰对拖缆阻力的影响。实验结果表明,在低速拖曳下拖缆阻力与速度的三次方成正比关系;在有横向干扰时,拖缆阻力可看作无干扰时的平衡力和与干扰频率有关的正弦脉动力的叠加,当干扰频率一定时,脉动阻力幅值与平衡阻力的比值基本为常数。基于以上实验结果,结合量纲分析法,能够对实际拖缆阻力进行较好的估算。     

轴-艇耦合系统的力传递特性分析

螺旋桨与水下伴流场产生的脉动激振力是潜艇振动的一个重要激励源.潜艇的主要结构是推进轴系与壳体耦合结构,螺旋桨产生的激振力通过轴系经尾轴承、中间轴承及推力轴承作用于艇体激起艇体振动.目前降低轴系引起外壳体的振动有降低螺旋桨的脉动激振力和改善轴系与壳体之间的减震装置2种方法.在降低螺旋桨脉动激振力较困难的情况下,研究激振力经轴系传递到壳体的路径,就对改善减震装置、降低壳体振动有重要意义.     

一种具有宽带隔振性能控制器的理论设计

本文对双层事振主动控制系统进行了理论分析，通过对系统力传递率的推导，采用上层质量响应变量作为控制器输入参数的方法来构造具有宽带隔振性能的控制器，理论分析表明采用该控制器的系统具有无条件的稳定性，对采用本文构造的控制器的双层隔振系统进行了主动隔振仿真研究，仿真结果表明采用该控制器的主动隔振系统对各种激扰力都具有理想的隔振性能。     

撞击力作用下拱式纵梁码头排架受力特性分析

简述了拱式纵梁的码头结构形式,分析了船舶撞击力作用下结构横向受力特性,通过ANSYS有限元分析平台建立了该结构的空间计算模型,以码头的一个结构段为例,对撞击力作用下码头排架的受力特性进行了分析研究。结果表明：由于结构的特殊性,撞击力作用于排架时,周边排架仅能承受10％左右的横向荷载;从结构角度来说,可适当增强纵向联接,以增大横向刚度,提升整个结构的水平承载能力。在纵梁简支条件下,撞击力作用时的结构计算可简化为平面问题。结果可为拱式纵梁结构在码头工程中的应用提供依据。