整舱浮筏全频段能量传递数值分析研究

主要研究在宽频带外力的激励下,整舱浮筏隔振系统在全频段范围内的功率流.在计算整舱浮筏隔振系统全频段的功率流时,在低频段采用有限元方法,高频段采用统计能量法,得到整舱浮筏隔振系统全频段范围(10～8000 Hz)的功率流理论计算结果.并对2种方法重叠频段的部分计算结果进行了对比,重叠频段部分整舱浮筏隔振系统振动响应和功率流计算得到的曲线变化趋势基本一致.     

基于有限元动力计算的浮筏隔振系统功率流研究

结构在中、低频段的振动功率流计算大多采用导纳法,而复杂结构的导纳采用解析方法不易求得.给出了基于结构有限元动响应分析的振动功率流计算方法,采用该方法推导了一典型浮筏隔振系统的传递功率流表达式,编程计算对比了2种隔振方案(橡胶方案、气囊方案)的传递功率流和隔振效果.该方法对此类复杂浮筏隔振系统的设计有一定的指导作用.     

隔振器不同安装工艺对浮筏声学性能的影响

以JCG-2500B型隔振器为典型研究对象,开展不同平面度和厚度垫板以及螺栓紧固力矩对隔振器及其垫板组件的阻抗测试,并通过有限元软件建立浮筏隔振系统的仿真模型,结合组件系统的阻抗测试数据和浮筏仿真模型,计算不同平面度和不同厚度的垫板以及螺栓紧固力矩对浮筏传递功率流的影响,从而确定3种安装工艺要素的参数控制范围。仿真结果表明,浮筏下层隔振器垫板的平面度和厚度以及螺栓紧固力矩的安装工艺对浮筏隔振系统的传递功率流影响较小。     

浮筏隔振效果理论计算与试验研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中,采用刚体分析模型计算浮筏隔振效果会产生很大误差.本文从功率流角度出发,对弹性浮筏-柔性基础系统中的能量传递作了理论推导与计算,给出了弹性浮筏隔振系统的隔振效果计算方法,并且通过试验对理论计算结果进行了验证.     

浮筏隔振效果评定的矢量四端网络参数方法与试验研究

将矢量四端网络参数计算方法引入到浮筏隔振系统隔振效果评定中。把浮筏隔振系统分解成若干子结构,在每个子结构内建立输入输出的矢量四端网络参数矩阵,利用试验测试导纳数据,计算得到了浮筏系统各个层面的振动响应特征参量,采用功率流振级落差评定了浮筏隔振装置的隔振性能。计算结果与试验结果对比表明:所采用的计算方法合理,可以准确预报浮筏隔振系统的振动能量传递,为实际浮筏隔振效果评定提供了一种工程计算方法。     

整舱浮筏功率流测试初步分析研究

用间接方法对大型机组和机械设备密集机舱的机械设备整舱浮筏减振装置的功率流传递特性进行了分析,并利用现有程序计算得到不同减振器的输入功率和传递功率的大小,通过比较分析从而得出整舱浮筏系统中能量的传递规律.     

柔性浮筏隔振系统的理论建模与仿真研究

舰船浮筏隔振系统是舰艇、潜艇提高声隐身性能的重要技术途径之一,而功率流是评价隔振系统性能的有效实用方法,文章利用功率流作为浮筏隔振系统的性能评估方法,就筏架和基础结构的柔性变形对隔振效果的影响进行了理论与数值分析,发现在低频段刚性和柔性筏架的数值结果基本一致。还研究了负载质量、隔振器刚度和阻尼以及筏架和基础的结构损耗因子对隔振系统性能的影响。在文中的仿真研究中使用了Adams多体刚柔耦合建模仿真方法分析了浮筏的动力学特性,结果与理论解较为一致。     

浮筏隔振系统拓扑优化减重研究

随着隔振技术的发展,采用浮筏隔振装置已成为控制舰艇机械振动的重要措施。浮筏筏体的结构和质量差异,对其隔振性能有较大影响,而且应用浮筏隔振必然占用更多重量、空间等资源,增加舰艇总体的负担。本文采用拓扑优化方法对浮筏隔振系统进行优化,设计了新的筏体结构,同时采用功率流的分析手段研究了振动能量在浮筏隔振系统中传递的特性,通过数值仿真结果可以看出本文优化的筏体结构在重量减轻的情况下,仍具有较好的隔振性能,验证了拓扑优化方法用于浮筏结构优化和减重的可行性,具有极其重要的工程应用价值。     

浮筏系统隔振性能的功率流评价指标

文章采用刚度为常数、阻尼随频率变化的Bush单元来模拟实际的5-200Hz的隔振器的垂向机械阻抗特性。通过有限元频率响应计算得到了浮筏隔振系统的结点响应信息,在此基础上采用隔振器机械阻抗方程求得隔振器两端的受力值,进而代入功率流表达式得到了系统的输入输出功率流。对系统输入输出的加速度响应和功率流进行了对比分析,结果表明了采用功率流来评价隔振系统的优劣更能反映隔振系统的实际隔振效果。采用功率流作为隔振系统隔振效果的评价标准是合适的,而且在某些方面要优于采用单一的加速度(速度)响应作为评价指标的评价体系。     

浮筏隔振系统功率流的矢量四端参数方法

针对多输入多输出的复杂浮筏隔振系统,建立了多方向耦合振动传递的矢量四端网络参数模型.给出了浮筏各个子结构的矢量四端网络参数矩阵,为浮筏隔振系统各个层面的振动传递和噪声预报提供了工程估算方法.通过具体算例,数值分析了浮筏各子系统结构参数变化对基座输入功率的影响.使用该方法可以方便地得到浮筏隔振系统各个层面的振动和噪声功率特征参量,并可推广到结构更加复杂的振动系统的计算分析.     

潜艇动力舱浮筏隔振参数对振动与声辐射的影响

降低动力机械引起的潜艇壳体振动以及水下声辐射一直是工程上的一个重要问题。本文利用ANSYS有限元软件，建立了潜艇动力舱的水下声振耦合模型。通过数值计算，分析了主动力浮筏隔振系统中的参数变化，如上下隔振器的刚度、筏体的质量比和刚度改变对动力舱内振动传递率以及水下辐射噪声的影响。本文建立的计算模型可进一步推广应用于因机械设备引起的整个潜艇水下耦合声振预报。     

FEA for designing of floating raft shock-resistant system

Choosing the equipment with good shock-resistant performance and taking shock protection measures while designing the onboard settings, the safety of onboard settings can be assured when warships, especially submarine subjected to non-contact underwater explosion, that is, these means can be used to limit the rattlespace (i. e. , the maximum displacement of the equipment relative to the base) and the peak acceleration experienced by the equipment. Using shock-resistant equipments is one of shock protection means. The shock-resistant performance of the shock-resistant equipments should be verified in the design phase of the equipments. The FEA (finite element analysis) software, for example, MSC. NASTRANw, can be used to verify the shock-resistant performance. MSC. PATRAN and MSC. NASTRAN are used for modeling and analyzing the floating raft vibration isolating equipment. The model of the floating raft and the floating raft vibration isolating system are theoretically analyzed and calculated, and the analysis results are in agreement with the test results. The transient response analysis of the system model follows the modal analysis of the floating raft vibration isolating system. And it is used to verify the shock-resistant performance. The analysis and calculation method used in this paper can be used to analyze the shock-resistant performance of onboard shock-resistant equipments.     

浮筏隔振系统隔振性能优化设计研究

建立了板式浮筏隔振系统有限元模型,用有限元直接法计算了隔振系统对动力学激励的加速度响应,以中间筏架各局部厚度为设计变量,以中间筏架重量为约束,以减小弹性基础振动、增加振动隔离为目标建立了优化数学模型,用可行方向法实现了隔振系统的优化设计。实例结果表明,隔振系统的优化设计可在筏架重量不增加、通过重新分布筏架的重量就可以减小基础的振动,增加浮筏系统的隔振性能;优化后基础的振动显著降低,极大地提高了隔振系统的隔振性能。     

新型桁架箱体浮筏结构重量优化研究

结合桁架结构的优点,将桁架结构应用于传统浮筏形成一种新型桁架箱体浮筏结构,并对其重量进行优化。首先在有限元软件Abaqus中建立了桁架箱体浮筏模型,然后基于模态分析,重力场分析和抗冲击分析,以筏架上、下面板厚度为设计变量,分析了面板厚度变化对结构刚度及强度水平的影响,且在保证足够刚度和强度水平的前提下,浮筏减重可达15.4%。本文的研究可为新型桁架箱体浮筏的结构轻量化设计奠定基础。     

船用柴油发电机组的浮筏隔振及其效果分析

为了减小船用机械振动向船体结构的传递,常采用浮筏隔振系统对船舶设备进行集中隔振。文章对某船用柴油发电机组进行了隔振设计并研究其效果,采用有限元软件MSC Patran建立了隔振系统的动力学模型。首先计算得到了各阶模态,然后分析了隔振系统参数变化对隔振效果的影响,最后研究了不同激励对瞬态动力学特性的影响。计算结果表明,浮筏隔振系统的设计满足隔振要求,隔振性能及抗冲击性能良好。     

浮筏系统频率响应灵敏度分析

本文介绍了一种频率响应函数灵敏度分析计算的新方法。该方法运用模态叠加法,在第一次频率响应计算的基础上,再次运用模态叠加法,第二次计算频率响应,求得系统在所要求的激励点和响应点之间的频率响应函数对给定参数的灵敏度。其中,参数可以是属于某个有限单元的某个参数,也可以是属于一组单元或整个模型的某个参数,为以响应为目标的浮筏系统优化和振动控制提供了基础。     

隔振器分布对浮筏隔振系统隔振性能的影响

目前,国内外对于浮筏隔振系统各个方面的研究都已很多,通常采用的是动力学建模及理论分析的方法。但此法通常是将隔振器简化为只有垂向刚度的弹簧和阻尼的单元,而忽略了隔振器的横向刚度及阻尼对系统的影响,简化模型与实际情况有一定差别,因此本文采用有限元法对浮筏隔振系统进行仿真分析。本文根据隔振器的选用及布置原则提出几种合理的布置方案,利用 ansys 有限元软件对提出的布置方案进行仿真,采用振级落差的隔振指标来评估浮筏隔振系统的隔振效果,为隔振器的布置方案设计提供一种思路。     

浮筏隔振系统有限元模型中基座的等效方法

在浮筏隔振系统中,由于实际基座模型和边界条件比较复杂,其有限元模型通常难以建立。提出基座的等效方法,首先测试基座安装点的原点导纳和传递导纳,然后根据有效点导纳的方法,将各安装点之间的耦合进行简化,将基座等效为多个独立的支撑单元,构成浮筏隔振系统完整的有限元模型。建立等效的浮筏隔振系统有限元模型,估算等效前后两种浮筏隔振系统有限元模型的隔振效果,等效模型的计算结果与参考模型较一致,不论是振级落差的总体趋势还是峰值点,都比较吻合,计算出的振级落差总级相差1.5 dB左右,可以满足工程实际要求。     

基于夹层板的浮筏隔振系统有限元分析

针对船用浮筏隔振系统，采用有限元分析法，建立平板式和夹层板式两种筏架结构的浮筏隔振系统的有限元分析模型，并估算两种浮筏隔振系统的隔振效果。计算结果表明，夹层板式浮筏隔振系统具有较好的隔振效果，在相同重量的情况下隔振量比平板式浮筏高出3～4dB，为新型筏架结构的研究提供了思路。