海洋平台减振装置设计及振动控制仿真研究

提出一种海洋平台振动控制方案,将减振装置安装于平台相似模型上,根据平台模型结构和受到的激励不同,分别设计了控制垂直和水平振动两种结构形式.为了更有效地控制平台的振动,在不同结构参数下进行了振动控制仿真分析,得出了振动控制效果最好的参数区间.     

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

基于颗粒阻尼技术的海洋平台结构减振试验研究

海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,而颗粒阻尼结构简单,能适应恶劣的工作环境.本研究以海洋平台桁架结构为研究对象,通过试验研究颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对桁架结构减振效果的影响规律.试验结果表明:颗粒阻尼对海洋平台桁架结构具有较好的减振性能;颗粒密度和填充率对系统的减振效果影响明显;颗粒直径只在高频振动时对桁架结构的振动有影响.试验结论为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

海洋导管架平台抗冰振措施探讨

冰荷载对海洋结构物的威胁除了高荷载值外,更在于它显著的动力效应.冰激振动已引起多起灾难性的海工结构破坏事故.本文针对渤海海冰条件和结构条件,提出了一种简易的海洋平台抗冰振措施,即在平台导管架桩腿上设置弹性橡胶减振护层,用于改变冰载荷的动力特性.计算中将橡胶减振护层假设为附加在主体结构上的"弹簧-阻尼"子系统,子系统的刚度通过实体模型经ANSYS程序计算后得到.冰力曲线取概化后的锯齿状冰力时程曲线,以此冰力时程曲线用ANSYS程序对JZ20-2平台进行动力分析,得到设置橡胶减振护层前、后平台上层甲板不同的振动参数.经比较,得出设置橡胶减振护层后的减振效果,证明此法是一种简易、可行、经济的减振措施.     

固定式近海石油平台振动控制研究

研究了随机波浪载荷作用下调谐质量阻尼器（ＴＭＤ,Ｔｕｎｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ）对固定式钢结构海洋平台的减振效果。采用谱分析法对ＴＭＤ参数进行优化,优化ＴＭＤ使平台的位移响应标准偏差比无ＴＭＤ时下降了２１．８％。从振害累积概念出发,对谐激励下ＳＤＯＦ－ＴＭＤ的Ｒａｍｄａｌｌ参数优化的方法作了改进。     

海洋平台磁流变阻尼器振动控制模型试验

以一位于墨西哥湾的典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1:50比例设计海洋平台结构模型.在此基础上采用模糊控制原理设计以磁流变阻尼器(MR)为控制装置的半主动控制系统.在波浪水池中进行了多种工况模型试验,对平台在规则波、不规则波作用下的减振效果进行了试验研究.试验结果表明,采用模糊原理设计的磁流变阻尼器半主动控制系统能够对海洋平台结构的振动进行有效的控制,且控制效果稳定.     

基于MR阻尼器的单自由度系统减振特性分析

在不同频率和振幅的正弦激励下,研究了基于磁流变阻尼器的单自由度弹簧阻尼系统的振动特性,分析了磁流变阻尼器的减振控制效果.主要通过建立磁流变阻尼器的振动实验模型,并在不同激励工况下测试了系统的振动特性.研究结果表明:系统在低频区30Hz内随着激励振幅和频率的提高减振效果越好,且激励频率对减振效果的影响更明显.当激励频率与系统一阶固有频率接近时,系统也具有良好的减振效果.     

基于模糊控制的舰船桅杆振动半主动控制研究

针对舰船桅杆在外载荷作用下产生的基础激励对其雷达等设备造成转角振动的问题,设计一种复合式的半主动的桅杆振动控制系统。根据航行中舰船的桅杆振动特性,采用基于磁流(MR)变阻尼器和并联机构的复合式半主动减振控制装置。针对复合控制器具有较高的非线性的特性,采用模糊控制的非线性映射功能,建立半主动控制系统。同时,基于Ansys平台,使用APDL对设计的复合式半主动控制系统进行仿真计算。选取某型舰船桅杆振动为研究对象,仿真结果表明本文所提方法能够有效的降低桅杆振动。     

泥浆泵舱顶部甲板减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象，利用数值计算和振动测试结合的方法对其减振方案进行研究。设置两种泥浆泵运行工况，利用振动分析仪测量甲板上表面8个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型，通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前五阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果和测试结果吻合，验证数值模型可靠性。分析发现顶部甲板固有频率远离激励频率，结构振动属于强迫振动，主要由泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨引起。甲板振动速度不符合规范要求，因此提出两种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应，结果满足规范要求。研究结果为船体局部结构设计和减振设计提供参考。     

基于极点配置的海洋平台粘弹性阻尼振动控制

对随机波浪激励的多自由度海洋平台模型进行动力分析,研究基于粘弹性阻尼器的海洋平台振动控制及阻尼器的位置优化,提出使用极点配置技术实现粘弹性阻尼器的优化定位;粘弹性阻尼器采用开尔文模型,将其对结构的作用看作是位移和速度的反馈控制.针对一海洋平台计算模型,在随机波浪载荷作用下进行平台振动响应分析及阻尼器的位置优化设计,结果表明采用极点配置技术设置粘弹性阻尼器,平台位移和加速度响应得到有效控制.     

某空压机共振故障的诊断与处理

船用设备共振状态的判断对故障诊断与处理十分重要。某空压机横向振动剧烈,为判断其是否处于共振状态,文章首先通过敲击法获得强噪声背景下的冲击响应信号,采取分时段频谱分析的方法粗略估计固有频率。然后,分别采用带通滤波和小波降噪的方法处理含噪信号,确定了系统横向一阶和二阶固有频率。其中,二阶固有频率与转频接近,从而导致共振故障。最后,采取更换隔振器的处理措施,系统横向固有频率增大70%,振动降低54.6%。     

海洋平台的振动试验方案及其模型设计

针对海洋平台的振动具有低频、高幅的特点，提出了振动主动控制的试验方案。振动主动控制可改善台上人员的工作条件、提高生产效率、延长海洋平台及台载机械使用寿命，已成为提升海洋平台综合性能的潜在技术手段。该试验装置包括振动试验模型、激振器、作动器、主机及DSP板、低通滤波器、信号放大器等。根据对海洋平台的类型、特点及振动控制研究的分析，设计了用于海洋平台振动主动控制试验的两个模型，一个用于研究水平面两个方向的振动，另一个用于研究纵向振动。海洋平台振动试验模型采用柔性较强的材料，支架模型采用刚性较强的槽钢。对于第一个模型进行了必要的强度和刚度计算。设计的模型可用于海洋平台的概念性振动主动控制试验，对海洋平台的振动主动控制提供理论指导。     

Experimental and numerical study on tuned liquid dampers for controlling earthquake response of jacket offshore platform

Earthquake loading has to be considered when the offshore platform is constructed in active fault zone. Tuned liquid dampers (TLD) have been proposed to control the dynamic response of structures. Liquid sloshing experiments on cylinder tank show the sloshing happens more seriously when the frequency of external excitation is close to the fundamental sloshing frequency of liquid. Lumped mass method is employed to numerically analyze the controlling earthquake effect on TLD. Based on TLDs the feasibility to control earthquake response of jacket platform is studied and applied to CB32A oil tank platform. Using extra TLDs in CB32A to control the seismic response of the platform is researched by the model test and numerical simulation. Lumped mass method can simulate the behavior of TLD during earthquake very well and gives close numerical results compared with those from model experiments. It has been found that the ratio of the fundamental sloshing frequency of liquid to the natural frequency of platform is the key factor to control earthquake response. The larger ratio of water-mass to platform-mass is also useful to reduce vibration as well.     

弹性支承对船舶轴系的影响分析

船舶推进轴系引起的船体振动问题日益突出,为了减小推进轴系传递给船体的振动,从改变振动传递路径的角度提出一种轴系整体弹性支撑方案。建立有限元模型,改变支撑平台结构刚性和隔振器刚度分别计算轴承基座间相对位移和轴承载荷。所选取的平台方案中,在重力下轴承基座间最大相对位移为1.216 mm。推力作用下当推力大于500 kN时,采用1阶弯曲频率在18.2 Hz及以上的平台方案时,轴承基座间最大相对位移小于0.3 mm,隔振器刚度变化则对轴承载荷影响不大。通过调整平台刚度和隔振器刚度,可以将弹性支撑系统对轴系影响控制在标准范围内,保证轴系安全运行。     

支撑参数对船舶轴系-轴承-基座系统振动特性影响研究

针对支撑参数改变轴系振动特性问题,建立轴系-轴承-基座系统分析模型,研究轴承支撑刚度、基座支撑刚度等支撑参数对系统振动固有特性、振动传递特性的影响规律,并提出轴系减振设计参数控制方向。分析结果表明：轴系横向振动模态频率对轴承刚度、基座刚度在某些区间较为敏感;轴系横向振动部分稳定模态频率不随支撑参数改变;螺旋桨轴承强基座刚度、弱轴承刚度,有利于降低螺旋桨横向激励力通过轴系向螺旋桨轴承的传递;舱内油润滑轴承支撑参数改变对降低螺旋桨轴承处的振动传递影响较小。     

船用燃气轮机盘-叶耦合系统固有振动特性研究

随着船用燃气轮机的转子轮盘不断向轻、薄的方向优化,只考虑根部固支下叶片的振动已不再能满足安全需求,将轮盘—叶片作为一个耦合系统来研究其振动特性是十分必要的。而且转子在高温高转速下工作,为了准确求解耦合系统的振动特性,不可忽视温度、转速对振动的影响。文章建立了船用燃气轮机转子盘—叶模型,应用有限元程序和循环对称结构算法,从实际工况角度出发,计算不同旋转、不同温度及其变化率下耦合系统的固有振动特性。归纳出温度、转速与盘—叶耦合系统固有振动特性间的关系,为预防船用燃气轮机转子出现耦合共振危险及可靠性计算提供了数值依据。     

水力式升船机竖井内水体的振动分析

地震荷载下升船机系统内水体与浮筒间的耦合作用是影响升船机安全运行的一个难题。通过流体动力学模拟(CFD)方法,讨论在不同频率的正弦激励下升船机竖井内水体的振荡。结果表明:竖井的水体存在一个自振频率,此频率比相同径度、相同水深的矩形池的值大约10%,自振周期约为0.42s;竖井水体的自振频率基本不随高度变化。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

基于流固耦合的U型管流致振动数值分析

利用ANSYS＋CFX双向耦合的方法对换热器U型管的流致振动问题进行仿真分析。分别建立大涡模拟的流体控制方程和结构振动的控制方程,得到掠过U型管流体的升力系数、阻力系数曲线以及U型管振动加速度级谱线。分析表明,结构振动的主要频率成分在流体升力和阻力变化频率和结构本身的固有频率附近,可为工程实践提供参考,具有理论和实践价值。