纯压电振子的多维耦合换能器理论

本文用表观弹性法推导了各种压电振子的二维和三维耦合振动理论，并给出了各振子的总导纳方程、多维耦合下的机电转换系数等。由总导纳方程计算了频率常数随振子几何尺寸的变化曲线，所得结果与有限差分法和有限元法的结果相当吻合。     

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.     

钹式换能器的共振特性研究

论文通过ATILA有限元软件建立了钹式换能器的二维轴对称模型,研究了2kHz～180kHz钹式换能器的共振频率随空腔顶部直径、空腔底部直径与空腔顶部直径之比、压电陶瓷片直径与空腔底部直径之差变化的规律,绘制出共振频率随各结构参数变化的曲线.结果表明,共振频率随着空腔顶部直径和空腔底部直径与空腔顶部直径之比的增大而减小,空腔顶部直径越大,共振频率变化范围越小,变化越不明显,共振频率随着压电陶瓷片直径与空腔底部直径之比的增大几乎呈线性变化关系,压电陶瓷片直径与空腔底部直径之差的变化对共振频率的影响不大,以上结论为设计不同共振频率的钹式换能器提供了理论依据.     

不同流速下磁悬浮支撑单圆柱振子流致振动响应分析

利用流致振动进行海流能发电是当前可再生能源研究的重点,用磁悬浮支撑代替金属弹簧提供弹性回复力能有效延长装置使用寿命。本文基于等效磁荷法对永磁体间磁力求解,构造磁力弹簧位移函数,将磁力函数代入到STAR-CCM+中利用流固双向耦合法对单圆柱振子进行计算,研究磁悬浮支撑单圆柱振子在不同流速下的振动响应。结果表明：永磁弹簧压缩量为1.2D情况下,l=0.06 m的振子在0.4～1 m/s流速区间内能够保持较高的振幅与频率,l=0.07 m和l=0.08 m的振子在0.8～1 m/s流速区间内的频率较大,能达到2.6 Hz。     

倒角半径对方柱涡激特性的影响研究

采用有限体积法对具有不同倒角半径方柱涡激振动开展了数值研究。方柱涡激振动系统简化为两自由度的质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,结合SST k??湍流模型对低质量比弹性支撑的方柱涡激振动进行了模拟。研究发现:方柱涡激振动最大振幅曲线随着折合速度的增大先增大后减小,与圆柱涡激运动初始激励分支和下端分支相类似,但没有发现幅值跳跃现象。流向振幅最大值出现在20%倒角且折合速度5.0时,大小为0.28D,而横向振幅在30%倒角工况中折合速度为6.0时达到最大值0.47D。方柱涡激振动没有发生类似圆柱一样的频率锁定现象,但其振幅呈现明显的"差拍"规律,差拍区间随倒角半径大小而异,最后对不同倒角半径下方柱运动轨迹进行了讨论分析。     

月池对振荡浮子式波能装置转换效率的影响

为了提高波能装置转化效率,提出了一种新的基于月池结构的振荡波能装置模型.基于势流理论,建立了振动浮体的一维频域运动方程,根据振动特性,分析了最佳弹簧刚度系数及最优输出阻尼,得到了波能装置最优效率表达式.结合复杂流场边界条件,基于特征函数展开匹配法,研究了各子域的速度势函数表达式,得到了振荡浮子的附加质量、阻尼系数及波浪激励力的表达式.为了得到月池结构对转换效率的作用并消除尖端共振带来的影响,计算了振荡圆盘在有无月池结构下的转换效率比.数值结果表明:在有效频率范围内,月池对振荡浮子获能效率有较大的提升作用;增大月池外部半径或减小内部半径时,装置低频部分有效频率范围增大,而高频部分有效频率范围上下限均发生变动.     

隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律研究*

基于上海长江隧道工程,用数值模拟方法对隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律进行了研究。研究发现,隧道半径和隧道收敛率对堤顶面沉降的影响相对简单,而堤身弹性模量、隧道上覆土层厚度、隧道间距对堤顶面沉降的影响相对复杂;堤顶面沉降随隧道半径和隧道收敛率的增大而增大;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降随堤身弹性模量的增大而减小,最后趋于一稳定值;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降开始时都随着隧道上覆土层厚度的增大而减小,当覆土厚度大于20 m之后堤顶面沉降减小幅度趋缓;在隧道间距小于10 m时两隧道之间的堤顶面沉降随隧道间距的增大而增大,而在两隧道间距大于10 m时堤顶面沉降随隧道间距的增大而减小;堤顶面最大沉降和最大差异沉降都和隧道间距呈S形关系。结果表明,当隧道穿越堤防时,可采取增大堤身弹性模量、减小隧道收缩率、采用适当的隧道半径、覆土厚度和间距来减小堤顶面沉降。     

周期弹簧振子结构的局域共振带隙和布拉格带隙特征研究

设计一种周期单元由一个弹簧振子与多个吸振器并联而成的周期弹簧振子结构,该结构可以同时实现低频段的局域共振(LR)带隙和高频段的Bragg带隙。建立周期弹簧振子结构的动力学模型,推导波在周期单元中传播的特征方程,详细分析结构参数对振动带隙边界频率的影响,研究周期结构的振动衰减性能。研究结果表明,周期弹簧振子在低频和高频均具有振动带隙特征,可以应用于结构的减振设计。     

参激振动对顺应式垂直通路立管涡激振动的影响

顺应式垂直通路立管(CVAR)是目前处于研究阶段的一种新型的立管类型,在海流作用下产生涡激振动,在平台垂荡运动作用下产生参数激励振动。为了研究参数激励的影响,本文引入尾流振子模型模拟漩涡脱落对立管的作用,同时考虑浮式平台升沉运动产生的参数激励,建立了CVAR参激-涡激联合振动方程,获取联合作用下的动力响应,并与纯涡激振动响应进行对比。结果表明,在相同的流速下CVAR中部涡激振动幅值最大,流速的增大会导致涡激振动的频率增大,发生高阶锁振,高阶锁振振动幅值比低阶锁振振动幅值小。考虑参数激励之后,较纯涡激振动而言,立管的振动幅值增大;当参激频率与涡激振动频率接近时,立管的振动幅值最大。     

复杂轴承支撑结构动力学特性的有限元方法研究

复杂轴承支撑结构由多个子结构组合而成,从而形成多个接触面.研究表明,这些接触面的存在对结构的动力学特性有着显著地影响,其对振动信号的衰减与反射是振动信号提取过程中的一个难题.针对这个问题,建立轴承支撑结构的有限元模型,利用Ansys Workbench对结构进行模态计算和传递函数的计算,采用与整体结构对比研究的方法,考虑螺栓预紧力的变化对结构振动特性的影响,分析结构受冲击载荷激励时响应的特点.结果表明,随预紧力的增大,各阶模态呈增大趋势,螺栓结构对高频信号的衰减作用更加明显,轴承故障信号在复杂传递路径中难以有效的传递.     

新型分布式振动阻尼器的理论和实验研究

研究了分布式振动阻尼器，在理论分析的基础上，对其宽带阻尼放大作用进行了理论计算和多 方案的实验验证，理论计算和模型试验的结果进一步说明了分布式振动阻尼器相对于传统的集中式阻 尼器而言，能大大增加振动能量的耗散，具有进一步减振的优点。     

轴系扭转振动测试技术研究综述

对扭转振动测试装置的发展历史作了简要的介绍,从接触式和非接触式两方面对轴系扭转振动测试技术领域的研究成果进行了阐述,并分析了其优点和缺点。通过对相关测试方法的论述,希望对后续扭转振动测试技术研究起到一定的参考和指导作用。     

9000t成品油船局部振动评估及改进方法

船舶局部振动是结构设计过程中的一个重要参考指标。局部振动不但危害船员的身体健康,影响船上设备的正常工作,过度的振动会引起结构的疲劳破坏。因而在船舶设计初期,准确计算和预报船体结构的局部振动特性并有效控制有害振动,提高船舶设计水平具有重要意义。本文首先研究采用有限元法分析船体局部振动时需要考虑的技术因素和计算方法,并应用该方法对9 000 t成品油船的自由振动和受迫振动进行分析研究以评估其振动情况,对振动过高区域进行通过改变局部结构方式达到减振目的。     

某船船体模态及振动测试

在振动理论与模态参数识别的理论基础上,对某舰艇整体的模态和振动进行测试,并对其动态特性进行评估,得出对工程实际有应用价值的结论,为船舶使用、预防性修理及其动态设计提供参考依据。     

轴系振动测量分析仪的研制及实船应用

以一片单片机为核心，可编程控制器、A／D转换器及辅助电路为支持，用便携机键盘控制轴系双通道的扭振或纵振或回旋振动同步测量及分析，是集成度高，功能完备的轴系振动测量分析仪器。本文介绍了轴系振动测量的原理、方法；仪器的硬件、软件设计及应用实例。     

深海顶张力立管涡激振动响应及参数影响分析

综合考虑立管顺流向及横流向的耦合运动,基于van der Pol理论建立深海顶张力立管涡激振动分析模型,采用有限单元法及Newmark-β法编程求解。利用所建模型对深海实尺寸顶张力钻井立管非锁频工况下的涡激振动响应及参数影响进行分析,结果表明：立管两向均表现为高阶、多模态振动形式,顺流向振动最大峰值频率约为横流向的2倍;相比均匀流,剪切流下立管振动位移及参与振动模态数均增加,立管振动主控模态发生变化;海流流速及顶张力的变化改变了立管振动位移、参与振动模态数及主控模态;随着立管外径增加,立管振动最大峰值频率及参与振动模态数均不断减小,立管振动位移变化较小。     

基于有限元动力计算的基座隔振性能研究

为了进一步分析基座在船舶减振降噪中的作用,根据阻抗失配原理设计建立4种基座模型,并用数值方法对其隔振效果进行研究。隔振效果用外板均方速度级、加速度振级落差和传递率表示,结果表明桁架式基座在低频段具有较好的隔振效果,槽钢减弱了基座在中频段的隔振效果。     

某V型高速柴油机振动测试及动力学分析

针对某艇主机12缸V型高速柴油机振动过大的问题,开展柴油机动力学分析与振动测试,得到各主要工况下的振动响应。研究结果表明,柴油机振动干扰成分丰富,且分布在很宽的频域上,主要干扰频率为基频的0.5阶、1.0阶及3.0阶,设计时应重点考虑隔振系统刚度与主要干扰阶次的关系。对主机振动过大的原因进行分析,结果表明引起共振的干扰频率、存在激励力或结构局部共振、柴油机结构轻量化及刚性较低是主要影响因素,对柴油机减振设计具有指导意义。     

Vibration reduction of main hulls using semiactive absorbers

A semiactive-type absorber for vibration reduction of main hull girders was investigated. The semiactive absorber system includes a moving mass, support springs, dynamic dampers, and a control system. Only a small electrical power supply is needed for control of the damper valve and the operation of the control system. In this paper, the dynamics of the ship's hull and the constraints of the semiactive absorber are described first. Then, a suboptimal operation law is derived based on the properties of the absorber and the theory of optimal vibration reduction. The numerical simulation results show that the semiactive absorber is more efficient in hull vibration reduction than the passive absorber during critical periodical excitation from the propeller. The vibration caused by multifrequency excitation can also be suppressed by the semiactive absorber. In terms of effectiveness, the semiactive absorber is almost as effective as the active absorber. In particular, the performance of the semiactive absorber is excellent in the reduction of high-frequency fluctuations.List of symbols C _h ⁽ⁱ⁾ damping matrices of the segmenti - C _sb structural damping coefficient of bending - C _ss structural damping coefficient of shear - C _v hydrodynamic damping coefficient - EI flexural rigidity - f _a force generated by the absorber - f _ad damper force of the semiactive absorber - f _ext total excitation force - F _ext ⁽ⁱ⁾ generalized load vector in segmenti - teÎ the identity matrix - J performance index - J _r rotatory moment of inertia - k _a stiffness coefficient of the absorber - K _h ⁽ⁱ⁾ stiffnes matrices of the segmenti - K _s A _s G _s shear rigidity - k _v hydrodynamic spring coefficient - l _k length of the segmentk - m _a mass of the absorber - M _ext total exciting moment - M _h ⁽ⁱ⁾ mass matrices of the segmenti - m _v mass moment of inertia - w _h deflection of the center line of the hull - W _h ⁽ⁱ⁾ vertical translation and shear slope of nodes in segmenti - ¯ w _d displacement of the absorber mass relative to the hull - ¯ w _a absolute displacement of the absorber mass - ¯ w (a, t) absolute upward displacement of the hull atx=a - slope deflection due to bending - slope deflection due to shear - Dirac delta function - _k ⁽ⁱ⁾ Kronecker delta function - _k distribution function - shape function vector     

9000m~3耙吸挖泥船全船减振降噪措施简析

针对耙吸挖泥船的振动和噪声危害问题,介绍9 000 m3耙吸挖泥船采取的减振降噪措施。主要包括船体线型的改进,机电设备的减振降噪措施以及避免共振所采取的提高结构刚度的措施等。