基于NExT/ERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别

运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法,此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ERA方法在船体结构总体模态识别中的可行性,并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方法,识别了船体模型的总体模态参数。文中还讨论了NExT/ERA方法的基本理论及计算流程,并引入了奇异值分解图和稳定图相结合的方法更好地确定系统的阶次;最后,用NExT/ERA算法有效地识别了简支梁模型和船体模型的模态参数。     

集装箱船振动及响应分析

介绍了模态频率响应有限元计算方法的基本理论,以多用途集装箱船为目标船,通过建立全船三维有限元模型,用频率响应法得到船体结构的振动响应.文中还讨论了激励与响应关系、水动质量、阻尼、频率响应计算有效频率数选取等问题,以精确预报船体结构振动及响应.本文采用的分析计算方法对目标船结构振动及响应预报值,与实船试验数据具有很好的一致性.     

36m全回转拖轮船体结构振动特性

基于有限元法建立36 m全回转拖轮船体结构的超单元模型,分析船体结构振动模态。讨论拖轮的主要振源,根据经验公式确定振源的激励频谱。以会议室、船员室、驾驶室作为主要分析舱室,对其进行振动响应计算,实验结果表明其计算误差在3.1 dB以内。利用聚氨酯对会议室进行阻尼减振,计算表明减振效果约为10 dB,为拖轮舱室局部结构的振动控制提供参考。     

设备与船体结构耦合振动机理研究

针对设备与船体结构的耦合振动机理进行分析,首先将设备-隔振器-安装基础视为多自由度振动系统,基于振动理论,建立了设备与安装基础的耦合振动分析模型,推导了设备对安装基础的激励力计算公式;在此基础上,开展了设备对船体结构的激励力计算方法研究,建立了设备与船体结构耦合振动分析的简便方法,并采用算例验证了方法的正确性。研究表明,设备对船体的激励力不仅与设备激励力密切相关,还与设备质量、隔振器刚度及阻尼、船体结构刚度等密切相关。     

基于环境激励网架结构的船舶结构模态分析

船舶结构的模态分析主要是指船体结构的振动特性分析,随着海上航运业的迅速发展,对船舶的质量有更高的要求,船舶的振动不仅会产生大量的噪声,还会导致船体连接的结构出现松动等问题,甚至导致船体的损坏。船舶的振动激励主要是指海浪、海风、船舶动力系统等激励,为了提高船舶结构的振动特性,本文研究了基于环境激励网架结构的船舶结构振动模态,分别对环境激励、船舶振动信号采集、模态参数识别等内容进行了研究,并对船舶结构的模态进行了仿真试验。本文对于改善环境激励下的船舶结构振动特性有一定的参考意义。     

相关分析在结构阻尼比时域衰减法测量中的应用

如何准确地测量结构阻尼比,特别是在高频段模态密集区的结构阻尼比一直是一个悬而未决的问题,传统的频域半功率带宽法和时域衰减法由于各自的局限性而无法得到理想的结果。文中将相关分析应用于时域衰减法测量结构阻尼比的数据处理中,通过仿真计算,成功地将激励频率下的结构振动响应从混合有噪声和其它干扰频率成份的测量信号中提取出来,并准确地计算出激励频率下的结构阻尼比。该方法可应用于结构阻尼比的时域衰减法测量中。     

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。     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象,论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题;计算了整个船舶的模态,通过模态试验验证了有限元模型的可靠性;分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应;模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律.并将浮筏隔振系统和船体作为一体,研究整个船舶结构的冲击响应,所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值.     

复合材料船体纵向极限强度可靠性分析

把船体甲板或船底板结构视为是一系列加筋板单元的组合，然后利用复合材料梁柱理论计算船体加筋板单元构件的极限承载能力，最后用Smith法计算复合材料船体的极限承载能力。由于复合材料船体纵向极限强度的极限状态方程不能简单地用船体各参数显式表达，故将近年发展起来的响应面法与JC法相结合，对复合材料船体纵向极限强度进行了可靠性分析。并讨论了影响船体纵向极限强度可靠性各变量的敏感性。     

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。     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象。论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题；计算了整个船舶的模态。通过模态试验验证了有限元模型的可靠性；分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应；模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律。并将浮筏隔振系统和船体作为一体，研究整个船舶结构的冲击响应，所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值。     

含分层损伤复合材料层合板声激励下振动特性研究

本文通过对含厚度方向不同位置椭圆分层层合板结构动力分析,讨论平面声波激励对结构动力响应特性的影响,基于分层损伤结构变形特点,将含损伤层合板的基板和上下子板采用Mindlin板单元离散,而分层损伤区以虚拟连接单元模拟,根据耗散能的计算确定结构的模态阻尼特征,建立含损伤层合板的振动响应函数的有限元分析方法,用算例验证模型的可信性,在0-1000Hz范围内,计算了含厚度方向不同位置椭圆分层损伤层合板结构的固有频率、模态阻尼和幅频响应与相频响应,依据计算结果分析了分层损伤对动力特性的影响,有益于进一步对分层损伤建立识别模式.     

小水线面双体船螺旋桨激励船体振动研究

文章研究了小水线面双体船的桨—轴—船体耦合系统在螺旋桨受宽带力激励下的纵向振动特性。建立了考虑周围流体介质作用的桨—轴—船体动态耦合系统的声振数值计算模型,经实船试验表明计算结果与试验结果吻合较好。采用该模型计算分析了桨—轴—船体耦合系统的振动特性。作用在螺旋桨上的激励力传递到船体时,受到轴系子系统的调制作用及推力轴承基座结构的刚度影响,在轴系一阶和二阶纵向振动模态处出现动力放大;考虑螺旋桨的弹性变形时,激励力在螺旋桨的桨叶若干纵向振动模态频率上也出现了明显的放大。在这些低频段的振动模态频率上,船体结构受放大的激励力作用,容易产生共振及声辐射。     

多源激励谱反演振荡研究

多源激励谱反演属于逆问题范畴,反演解在系统共振频率及低频段会出现振荡.文章以数值仿真与理论相结合的方法,开展了矩形板四种方案的虚拟实验来研究多源激励谱反演振荡问题.首先进行了板的模态分析和响应分析,数值解与理论解吻合良好,验证了方法的可行性.然后分别以直接法、截断奇异值分解法(TSVD)、Tikhonov正则法对板的多源激励谱进行反演.结果表明:(1)多源激励谱反演时,保证响应点数量大于激励点数量可有效抑制反演解在共振频率处的振荡;(2)采用TSVD法、Tikhonov正则法可有效抑制反演解的低频振荡.最后,用反演的激励谱重构接收点的响应谱,重构解与理想值吻合较好,验证了虚拟实验及方法的可信性.     

舰船机械设备振动激励特性测试方法研究

以自由速度作为描述振源激励特性的参数,通过对机器-隔振器-基座系统的分析,得到了作用于基座结构的激励力与机器自由速度之间的关系.以自由速度作为输入参数,计算加肋圆柱壳模型的受激振动响应,计算值与试验值一致,表明以自由速度表征机械设备振动特性及其作为激励力计算输入参数是合理的.最后还归纳了测量机器自由速度的安装条件.     

小水线面双体船螺旋桨激励船体振动研究（英文）

文章研究了小水线面双体船的桨—轴—船体耦合系统在螺旋桨受宽带力激励下的纵向振动特性。建立了考虑周围流体介质作用的桨—轴—船体动态耦合系统的声振数值计算模型,经实船试验表明计算结果与试验结果吻合较好。采用该模型计算分析了桨—轴—船体耦合系统的振动特性。作用在螺旋桨上的激励力传递到船体时,受到轴系子系统的调制作用及推力轴承基座结构的刚度影响,在轴系一阶和二阶纵向振动模态处出现动力放大;考虑螺旋桨的弹性变形时,激励力在螺旋桨的桨叶若干纵向振动模态频率上也出现了明显的放大。在这些低频段的振动模态频率上,船体结构受放大的激励力作用,容易产生共振及声辐射。     

粘弹性阻尼夹层板动力特性分析及其试验研究

本文在数值计算和试验的基础上研究了阻尼夹层板的动态特性和振动响应计算方法.在小变形线弹性理论的基础上,构造了阻尼夹层板单元.将三层板都看成Mindlin板单元,以各层的中面为坐标平面建立局部坐标系来建立有限元模型,考虑了偏心阵的作用,大大简化了计算程序.粘弹性采用常复数模型,用求解复特征值的方法求得了其固有频率和损耗因子.在此基础上编制了相应的有限元计算程序,进行了较详细的数值计算与分析,并讨论了粘弹性阻尼层的厚度、模量、损耗因子对结构动力特性的影响,得到了有工程应用价值的一些结论.同时分别对单层铝板、自由阻尼层板和约束阻尼层板进行了模态试验和响应试验,识别了结构的阻尼,验证了理论计算的正确性.本文还给出了阻尼夹层板结构动力响应的一种近似计算方法:将粘弹性材料看成完全弹性的材料,将粘弹性材料的阻尼以比例阻尼的形式给出,利用试验得出或估算公式给出结构模态阻尼,采用直接积分法求解.计算了简谐激励下的响应,并与实测的结果进行了比较分析.结果表明了该计算方法的合理性,为工程近似计算提供了一种简便的计算方法.     

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。     

结构动态响应计算的模态综合技术

本文把结构动态特性计算的模态综合超单元法拓广至结构动响应的计算领域。由于结构模态对阻尼矩阵的非正交性带来的耦合阻尼项造成了响应计算的困难,本文采用了保持主对角项阻尼的响应运算,然后根据虚功原理对结果进行了耦合项阻尼的修正。     

结构动态响应计算的模态综合技术

本文把结构动态特性计算的模态综合超单元法拓广至结构动态响应的计算领域。由于结构模态对阻尼矩阵的非正交性带来的耦合阻尼项连成了响应计算的困难,文中采用了保持主对角项阻尼的响应运算,然后根据虚功原理对结果进行了耦合项阻尼的修正。