运行模态分析技术在船舶结构振动中的应用

运行模态分析是一种仅基于环境激励下结构的响应来提取模态参数的方法．通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程中所受激励十分复杂,除受海浪等随机激励外,还受到来自螺旋桨、主机等确定的单频激励。因此航行中的船舶所受激励应假设为白噪声和确定频率的激励同时存在。讨论运行模态分析方法在船舶结构中应用的可行性;在白噪声激励假设下,提出使用自互谱密度法来进行结构模态参数识别,并用简支梁实验对上述方法进行验证。最后将该方法运用于对某船航行中桅杆的振动响应数据进行分析和讨论。     

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。     

基于无线网络的浅水域船舶运行模态参数远程调控方法

传统模态参数远程调控方法在远程调控过程中无法准确获取模态的参数,缺乏精度,为此提出基于无线网络的浅水域船舶运行模态参数远程调控方法。利用无线网络选取船舶运行模态参数,并将其作为设计变量,用于识别两激励源信号和激励频率,在此基础上,设置远程传输约束条件,结合远程调控流程,将相应赋值限定在有限频域里,完成浅水域船舶运行模态参数远程调控方法的设计。在实际测试中考察2种远程调控方法在白噪声激励和无噪声影响下的使用效果,由对比结果可知,所提方法可以得到精确的模态参数远程调控结果。     

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。     

水下航行结构的建模与振动分析

建立水下航行结构动力装置的振动模型是水下航行结构产航噪声预报的关键。以某水下航行结构模型为对象，利用有限元方法建立其动力装置与壳体的振动分析模型，计算得到各阶模态参数。并且应用试验模态分析的方法，对计算结果进行了验证，在此基础上分析了水下航行结构的发动机振动的传递，探讨了从结构和材料的角度减少动力装置振动噪声的途径。     

大型液化气船泵塔振动特性试验研究

针对某型LNG船液化气封闭舱内的泵塔,采用不同方法进行振动特性测试分析。应用激振试验测试方法获得了某型LNG船泵塔结构的模态,同时通过船舶在航行中不同运行工况下的振动测试,也提取到了泵塔的振动模态特性。对这2种方法的测试结果进行比较,二者吻合良好。表明变工况振动测试方法能够识别结构的模态,尤其适用于难以开展激振试验场合的结构振动特性测量。     

大型船舶发动机辐射噪声抑制方法研究

在船舶中,发动机主要作用是为船舶航行提供动力。船舶上使用的发动机基本上都是大型发动机,它们的结构比较复杂,在运行时,受到激励和振动的作用,会出现辐射噪声。鉴于此,应当对引起船舶大型发动机辐射噪声的原因进行分析,并采取有效的方法,对噪声进行抑制,从而使发动机运转时的噪声达到可以接受的范围。从评价发动机辐射噪声入手,提出大型发动机辐射噪声抑制方法。结果表明,对发动机进行优化设计后,能够使辐射噪声得到有效抑制。     

船舶低频振动噪声的自主控制方法

在船舶航行过程中,由于设备长时间运行出现振动的情况从而产生噪声,严重影响设备的使用寿命,威胁船舶航行安全。为了有效解决船舶低频振动噪声,保障船舶平稳、安全的运行。结合振频离散峰值特征对船舶低频振动噪声的自动控制方法进行分析和研究,通过分析船舶设备振动频率范围,对船舶设备振动噪声控制算法进行完善,从而获得船舶振动噪声响应特征数据,并根据振动噪声计算结果对船舶设备低频振动噪声控制系统进行设计,以达到保障船舶设备运行稳定性,提高船舶安全的设计目标,最后通过仿真实验证实,船舶低频振动噪声的自主控制方法可有效控制船舶设备振动产生的噪声,保障设备运行的稳定性和安全性。     

“海洋石油610号”航行振动与噪声测量评价

随着船舶工业的不断发展,振动噪声问题得到了越来越多的重视,对减振降噪的要求也不断提高。船舶在主机、螺旋桨及环境等众多激励的作用下,会产生结构振动。剧烈的振动可以影响船舶结构安全性和船用设备的正常使用和寿命,同时对人员舒适性有很大影响。为此,一方面要在船舶设计阶段进行振动噪声预报控制,另一方面要在交船航行时进行振动噪声测量评价。结合"海洋石油610号"工作船,对交船过程的船体结构振动和舱室噪声测量方法与评价依据进行详细的描述,为船舶振动噪声测量评价提供参考。     

环境激励下船舶结构模态参数识别方法综述

基于模态分析理论,对环境激励下的模态参数识别方法进行归纳总结,讨论了不同模态参数识别方法的基本思想和优缺点,并着重介绍船舶航行状态下的模态参数识别。文章对国内模态参数识别的研究热点问题进行了阐述,为相关科研人员研究环境激励下模态参数识别提供了有益参考。     

基于柴油机机座结构的有限元模态分析方法

利用大型通用有限元分析软件MSC.patran/Nastran,以某船用柴油机机座结构为算例,并且结合类似研究中对约束条件的讨论,进行初步的线性无阻尼模态分析.在船用柴油机机座的模态分析中常存在的局部模态无法辨识,整体模态振型无法提取的实际应用问题,因而本文分别提出模态有效质量系数以及"虚拟梁"2种技巧.通过有效质量系数来进行模态结果的筛选得出具有主要影响作用的主模态,从而剔除了局部模态.通过虚拟梁的方法提取由于局部变形而无法观察到的结构整体振型.在此基础上以期能够更加深入的进行有限元模态分析,有效地将计算数据提取并加以利用.该算例得出的计算结果以及计算方法还能扩展为同类型的机座结构进行针对性的动力学优化计算.     

大型复杂齿轮箱底架模态分析方法

本文探讨针对某复杂齿轮箱底架结构的一种模态分析方法。该齿轮箱底架尺寸较大,质量与刚度分布情况复杂。试验模态分析所需的试验条件要求高,对于力锤的选择和传感器的数量都有较高的要求。此外在有限元模态分析中会存在模态密集、模态向量繁杂、模态振型云图无法提取等问题。该齿轮箱底架结构特殊,近似案例很少,因而鲜有相关的计算参考。本文主要提出以扫频分析为理论基础,辅以虚拟梁的一种近似方法来求出该复杂大型结构的固有频率与振型。其计算结果较直接模态分析更能体现结构在工作状态下的模态情况,亦能对设备工作频率的选取以及结构刚度优化提供有益的帮助。     

组件功率流计算法和iSIGHT环境下隔振系统优化设计

解析导纳功率流计算法不适于复杂结构,基于有限元的功率流计算方法适用于各种复杂结构。但直接采用有限元法计算复杂结构效率很低,本文提出基于组件有限元技术的功率流计算方法,应用组件技术提高有限元功率流法的计算效率,并从计算模型大小、计算效率和计算精度等方面对组件计算法和直接有限元法作比较,结果表明通过合理选择组件类型和保留的子结构模态数,可以满足精度要求,而计算效率大大提高。最后在组件功率流计算基础上,应用优化软件iSIGHT作隔振系统优化设计,对优化参数作灵敏度分析。该方法具有工程参考价值。     

简支梁损伤定位的直接指标法应用

结构损伤诊断主要内容是对各种工程结构进行检测并对检测结果做适当的分析,从而确定结构的健康状况。损伤诊断要解决的关键问题之一是判断结构损伤的位置。结构损伤会对结构的物理特性如刚度,质量,阻尼等产生影响,从而使结构的模态参数如固有频率、振型等发生改变。研究结果表明应变相比固有频率和振型对局部损伤更加敏感。基于应变模态差分原理的损伤定位直接指标法ISMSD(Strain Mode Shape Difference)具有无需原始模态数据的优点。本文通过有限元方法计算得到非贯穿裂纹梁的位移模态,进而计算得到应变模态。再对经过三次样条插值的光滑应变模态差分曲线进行直接损伤指标值计算。对假定两处损伤的简支梁在几种不同损伤程度状况下进行数值仿真计算,直接根据直接指标值的大小正确地判定了损伤位置,尤其是损伤量较小时。     

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。     

GPS在移动机器人导航定位系统中的应用

为了获得移动机器人定位数据的真实性，减少各种随机误差对定位精度的影响，通过运动载体当前统计模型，取位置作为观测量建立移动机器人动态定位模型，同时针对传统卡尔曼滤波的不足进行了分析，提出自适应卡尔曼滤波算法，该算法始终保持噪声模型接近于真实模型，从而较好地解决了GPS动态定位中状态噪声与观测噪声建模不准确和时变问题，在此基础上，通过模拟噪声和轨迹曲线，进行了仿真，结果显示效果显著。     

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。     

船模在简谐激励存在时的运行模态分析(英文)

A ship is operated under an extremely complex environment, and waves and winds are assumed to be the stochastic excitations. Moreover, the propeller, host and mechanical equipment can also induce the harmonic responses. In order to reduce structural vibration, it is important to obtain the modal parameters information of a ship. However, the traditional modal parameter identification methods are not suitable since the excitation information is difficult to obtain. Natural excitation technique-eigensystem realization algorithm (NExT-ERA) is an operational modal identification method which abstracts modal parameters only from the response signals, and it is based on the assumption that the input to the structure is pure white noise. Hence, it is necessary to study the influence of harmonic excitations while applying the NExT-ERA method to a ship structure. The results of this research paper indicate the practical experiences under ambient excitation, ship model experiments were successfully done in the modal parameters identification only when the harmonic frequencies were not too close to the modal frequencies.     

柴油发电机组基座试验模态分析与有限元分析

使用有限元分析软件 ANSYS,对柴油发电机组基座在自由-自由边界条件下进行了有限元模态分析,获得了各阶模态参数,并与试验模态分析结果进行了对比,验证了有限元模型的正确性,进而为基座的结构优化设计提供了依据.