基于动态子结构-阻抗法的车辆制动鼓动态特性研究

为了能准确、快速分析和预测复杂鼓式制动器结构的动态特性,采用动态子结构综合法-阻抗法对其模态特性进行了研究.基于动态子结构综合法-阻抗法推导了复杂结构动态响应特性关系式,计算了鼓式制动器的模态参数,比较了采用动态子结构综合法和有限元法计算制动鼓的响应时间.结果表明:采用动态子结构综合法-阻抗法是准确、高效的,既能准确计算制动鼓的模态特性,又能快速预测其动态响应特性.     

浮筏隔振系统三向振动传递特性研究

针对浮筏隔振系统,建立包含设备、减振器、筏架和基座的三向振动传递动力学模型。分别建立了减振器的阻抗方程和设备、筏架及基座等结构件的导纳方程,并基于阻抗综合法获得浮筏隔振系统三向动力学模型。通过试验,验证了该模型对于浮筏三向振动传递估算的精度满足工程要求。最后,分析设备不同方向激励对基座三向振动响应的影响,证明了在浮筏振动传递特性研究中考虑三向的必要性,可对舰船中浮筏隔振系统设计提供重要的技术支撑。     

非运转设备对浮筏隔振效果影响研究

本文针对典型浮筏隔振系统的结构件和减振元件,分别建立运转设备、非运转设备、筏架及基座的导纳方程和减振器的阻抗方程;利用阻抗导纳综合法构建含非运转设备的浮筏隔振系统三向振动传递模型,通过试验验证了在振动传递模型中考虑弹性安装非运转设备的必要性。最后,根据对比工况的试验结果分析了非运转设备对浮筏振动传递特性的影响规律,为舰船浮筏隔振系统的声学性能精细化设计提供了思路。     

子结构法在截断舱段振动特性修正中的应用

将子结构法应用到陆上截断舱段振动特性的修正中.在物理坐标下,通过动态缩聚法将相邻舱段的阻抗矩阵缩聚到截断舱段连接处,并加到截断舱段的动力学方程中,实现对截断舱段动力学特性的修正.进一步采用多级子结构法,将舱段按组成部件划分为若干级子结构,通过多级的缩聚和组合,提高了修正计算的速度.在模态坐标下,采用自由界面模态综合法,...     

遗传算法在船舶动力机械混合隔振系统优化设计中的应用

阐明了混合隔振问题的实质就是综合被动隔振系统和主动控制系统的多目标联合优化设计.运用子结构导纳综合法分析了应用混合隔振技术的双层隔振系统的功率流传递特性.采用遗传算法对混合隔振系统进行了优化设计,并作了数值仿真.     

压电双杆隔振平台的振动建模和控制仿真

针对微振动控制提出一种主被动混合隔振平台,主被动混合隔振平台主要由梁、杆、刚体质量和弹簧等构成,采用机械导纳和子结构弹性连接综合法进行主被动隔振平台的动力学建模,分别获得干扰力和主动控制力到受控端目标点的频响函数,并和有限元法的计算结果进行对比,验证动力学模型。通过有限元方法,计算得到主被动混合隔振平台的固有频率和振型。在此基础上,采用滤波自适应算法Fx-LMS,分别控制由干扰力引起的平台平动、转动以及平动和转动的耦合。建模分析揭示了主被动隔振平台的振动传递机理与规律,控制仿真表明压电双杆隔振平台具有良好的隔振性能。     

基于子结构技术的全船总体和局部振动研究

针对局部振动计算中难以确定局部构件的边界条件和全船振动计算成本过大的问题,引入子结构技术。阐述了子结构技术的基本理论,结合子结构和流固耦合技术,对一艘新型散货船进行了局部和全船振动分析预报。在预报过程中,运用流固耦合方法添加外部附连水和油水舱质量,用子结构界面减缩技术确定局部边界条件,进行局部模态分析,运用计算效率成倍提高的部件模态综合法进行总振动预报。最终,提出了横撑及其船体加强的优化方案。该方案能改良主机和船体结构的振动性能,并满足各自的标准要求。     

流固耦合振动的组合模态综合法

本文提出了流固耦合振动一种新的计算方法——组合模态综合法。该方法建立在流体-固体有限元组成的杂交子结构模型基础上.对流体子结构采用约束模态(静力变换模态),同固体子结构的两种模态——模综超元法中的动力变换模态和Craig的固定界面模态进行组合,以组合模态作为广义坐标对流固杂交子结构的运动方程进行变换获得两种形式的计算方法。本方法中采用了先装配流体子结构后装配固体子结构的技巧,从而消除了流体元的全部自由度和固体子结构的全部内自由度,仅保留固体子结构对接边界自由度,使最后计算特征值的矩阵阶数保持与结构中的模态综合超单元法及Craig法的阶数完全相同,大大减少了计算机时。 通过曲弯曲板元和平面膜元的组合板元构成的立体方盒结构以及三维矩形有限元的流固耦合振动计算,获得了与P.C.Chowdhury用整体有限元计算及光测实验一致的数值结果。     

船舶辅机的隔振设计及船体耦合振动分析

为了减小船舶的振动与噪声,对某船用空压机组进行了浮筏隔振装置的设计,其中包括隔振参数的确定以及筏体结构的设计等。通过建立隔振系统的有限元模型,分析了该系统的动力学特性,包括振动模态、振动传递率以及对于冲击的响应。为了揭示实船隔振系统的规律,将空压机组浮筏装置的有限元模型拓展到全船,分析了隔振装置装船后的耦合振动模态,讨论了船舶结构的振动对浮筏系统隔振效果以及冲击响应的影响。在此基础上,探讨了提高船舶辅机浮筏隔振系统动力学性能的途径。     

齿轮箱弹性隔振时的推进装置模态分析研究

随着推进主机隔振性能的提升,齿轮箱已成为影响船舶声学性能的重要振源,因此需要采取隔振措施以减小其向船体传递的能量。弹性隔振技术可以改善齿轮箱的振动性能,但是挠性传动部件将导致齿轮箱与推进主机隔振系统之间产生振动耦合,从而增大对推进装置进行模态分析的难度。以某船推进装置为研究对象,基于多刚体动力学理论,推导了计及齿轮箱与推进柴油机隔振系统之间振动耦合特性的推进装置整体隔振系统运动微分方程,并进行了模态分析。结果表明,计及隔振系统之间振动耦合的模态分析结果与两个隔振系统单独进行模态分析的结果存在显著差异,证明了齿轮箱弹性隔振时建立推进装置整体隔振系统分析模型的必要性。最后,对该推进装置的设计和使用进行了评估和建议。     

基于复合建模方法的轴系扭转振动特性及仿真

为了提高主机轴系计算准确度,本文提出了一种新型的主机轴系建模方法,该方法将主机轴系分为连续子系统和离散子系统。推进轴段如螺旋桨轴、中间轴、螺旋桨及法兰划分为连续子系统,柴油机曲轴端划分为离散子系统。分别应用波分析法和多自由度动力特性分析,得到连续子系统和离散子系统的控制方程,同时通过边界条件将两个子系统动态刚度矩阵连接,推导出全局控制方程。对某型主机轴系扭转振动计算进行了仿真分析,并与传统建模方法比较。从计算结果可知,在高阶模态上,新型建模方法计算更精确,更接近真实振动状态,同时在保证相同计算精度的情况下,新型建模计算方法计算时间和计算资源占用较少,相对更为简便。同时,新型建模方法克服了当模态节点集中于轴段时,传统建模方法由于将轴系等效为一至两个质量单元而引起的节点偏移所带来的误差,这在实际主机轴系计算特别是长推进轴和刚度较低的轴系中具有重要意义。     

基于重根模态特性的舵桨电机振动

针对某型船全回转舵桨电机出现的振动超标问题,通过振动位移传递分析发现电机-基座系统存在一对重根模态,且系统在1/2倍电磁频率附近产生共振。采用振动特性实时测试技术,对振动传递路径进行灵敏度分析,以识别电机振动源。基于PATRAN的模态分析结果,验证了电机-基座结构在17Hz附近存在一对重根模态,并对电机安装基座开展优化设计以避开电机-基座系统的共振频率。结果表明,电机顶部的振动速度从22 mm/s降低至8 mm/s。将有限元法与振动实测技术相结合,可有效解决舵桨电机的振动问题,对立式电机、全回转舵桨推进器等结构的设计与安装及类似振动故障问题的解决,具有一定指导意义。     

瞬态统计能量分析法中动态响应误差分析

统计能量分析方法能够有效预示舰船和车辆等结构的高频振动及噪声。本文通过建立两子结构耦合模型，利用差分法研究了瞬态统计能量分析中参数误差对子结构响应能量的影响，同时给出了参数误差与所导致能量误差的关系函数。结果表明：对于外载荷直接激励的子结构，内损耗因子和耦合损耗因子的误差都会导致被预示总能量的减小。对于外载荷间接激励的子结构，内损耗因子的误差会导致峰值能量的减小，而耦合损耗因子的误差会导致峰值能量的增加。本文内容对改进动力学系统数值模型以及提高结构振动和噪声预示精度有一定的帮助。     

功率流隔振效率评价指标及其与振级落差的关系

鉴于功率流方法在隔振分析中的日益受到重视,以及以传递功率流直接作为隔振系统的设计指标存在的缺陷,因此有必要借助经典隔振理论的传递率及插入损失概念导出功率流传递率(插入损失);通过建立柔性基础隔振系统的动力学模型,应用解析分析、数值模拟和实验测试方法对功率流传递率的频谱特性进行了分析研究,对功率流传递率作为隔振设计效率指标的有效性进行了论证;针对功率流及插入损失不易测量的问题,对功率流传递率与振级落差之间的数值对应关系进行了分析比较,包括解析分析、数值模拟和实验验证。     

基于统计能量分析方法的柴油机机体表面振动研究

针对柴油机活塞敲击力引起的机体表面振动,建立了统计能量分析子系统,利用试验方法获取了子系统的模态密度,并估算出不同频带内子系统的等效质量,进而得到子系统的内部损耗因子和耦合损耗因子。应用统计能量分析方法对ZH1110柴油机由活塞敲击引起的机体表面振动进行了计算,得到振动速度响应。通过与试验结果相比较,证明应用统计能量分析方法预测柴油机机体表面振动是可行的。     

大功率船用齿轮箱传动系统和结构系统耦合特性分析

船用齿轮箱是船舶轮机系统的重要组成部分,其动态性能的好坏直接影响系统的性能,因而开展船用齿轮箱动态特性研究具有重要的意义。文章对某大型船用齿轮箱的固有特性进行分析,通过轴承支撑把传动子系统和结构子系统两者耦合起来,建立齿轮—转子—轴承—箱体耦合系统动力学模型。采用有限元软件中的Lanczos方法对齿轮箱系统固有特性进行了计算,得到固有频率及其振型,通过分析齿轮系统的激励频率,得出传动级离合器齿轮在工作过程中造成了较大的振动和噪音,与实际相符。     

随机面激励的非规则声腔自噪声计算方法研究

舰船声呐罩以及舱室、车厢等常见的非规则声腔受湍流边界层脉动压力随机面激励产生的水(气)动力噪声,已经或将成为声呐自噪声和舱室噪声的主要成因。文中以一个非规则形状的三维声腔为例,考虑声腔结构振动与内外声场的耦合,采用虚拟膜技术和集成模态法以及功率谱密度概念,建立了声腔受湍流边界层脉动压力随机面激励的自噪声计算模型和方法。数值计算分析表明:虚拟膜技术和集成模态法可用于舰船声呐罩以及列车和汽车车厢等非规则声腔自噪声计算的声学建模,预报声腔内部水动力噪声或气动力噪声的低中频分量,具有数值方法能够模拟复杂形状声腔和解析方法相应的声振耦合方程维数少的优点。     

弹性平板和覆在弹性平板上柔性层的流致振动

平板是舰船壳体的主要体现形式，平行于平板的水流诱发的流致振动被认为是流动噪声的起因之一，并因此提出了船用平板上覆以柔性层以降噪的问题。本文先以典型的两种来流速度情况用能量判明裸弹性平板流致振动的收敛性，在此基础上分析了覆在弹性平板上柔性层面临的流致振动问题。     

An advanced theory of thin-walled girders with application to ship vibrations

The paper presents an outline of the advanced theory of thin-walled girders. The improvement includes shear influence on torsion as an extension of shear influence on bending. The analogy between bending and torsion is recognized and pointed out throughout the paper. Complete differential equations of coupled flexural and torsional vibrations for a prismatic girder are derived. In addition, the 8 d.o.f. beam finite element, utilizing the energy approach, is constituted with stiffness and mass matrices, and load vectors. The paper describes determining of geometrical properties of multi-cell open cross-sections by employing the strip element method. Numerical procedures for vibration analyses are outlined. Furthermore, dry natural vibrations of a VLCS (Very Large Container Ship) are analysed by 1D FEM model as a prerogative for hydroelastic analyses of these relatively flexible vessels. Influence of transverse bulkheads is taken into account by increasing torsional stiffness of the ship hull proportionally to their deformation energies. Validation of 1D FEM model is checked by correlation analysis with the vibration response of the fine 3D FEM model.     

柔性立管涡激振动响应轨迹特性研究

为了深入研究细长柔性立管的涡激振动响应特性,进行了柔性立管的拖曳水池试验。由拖车拖动立管产生相对来流,根据应变测试得到的应变数据,基于模态叠加法得到位移响应。试验分析前,通过数值方法先针对刚性立管的涡激振动响应轨迹特性进行了分析。紧接着,通过试验方法对柔性立管的单模态以及多模态涡激振动响应轨迹特性进行了深入的分析和讨论。通过分析发现:柔性立管在低速下具有与刚性立管类似的轨迹响应特性,均呈现经典的8字形状;柔性立管在高速下,其轨迹开始变得混乱,这主要是由位移的多模态响应特性所产生。