基于拓扑优化理论的船体座舱减振降噪研究

传统减振降噪方法通过改变结构刚度或质量,设立加助板减少噪声,花费多成本高。为解决这一问题,基于拓扑优化理论研究一种新的减振降噪方法。首先设立声场结构耦合系统,通过有限元分析改善船舶内部座舱声学特性,然后利用拓扑优化理论改变结构的固有频率,使固有频率与外部频率不同时发生,最后对结构质量和刚度进行优化处理。为检测方法效果,与传统减振方法进行实验对比。结果表明,基于拓扑优化理论的减振降噪方法不需要反复试验和修改,能够有效降低成本。     

复合阻振技术在舰船支撑结构中的应用研究

基于质量阻振机理,分析了阻振质量偏置安装及空心阻振质量结构对阻振性能的影响,提出了综合质量阻振与阻尼减振的支撑结构复合阻振技术。采用FE-SEA法,建立了支撑结构至圆柱壳体的振动传递及声辐射特性分析模型。对比了支撑结构底部阻振、四周阻振和双层阻振的阻振性能,分析了在支撑结构表面粘贴阻尼材料的减振降噪性能。结果表明,双层阻振比单层阻振、约束阻尼比自由阻尼的减振降噪效果更加明显,复合阻振技术比单独减振设计的减振频率更宽,减振效果更好。复合阻振技术对支撑结构的减振设计具有工程应用价值。     

提高船用阻尼材料应用效果的优化设计方法

基于模态应变能法及结构动力学优化理论,研究提高船用阻尼材料应用效果的多种方法。方法1是在满足所使用阻尼材料重量相同的条件下,首先对阻尼材料进行一定百分比的开孔,与同等重量的实心阻尼材料结构相比,贴敷开孔阻尼材料的结构损耗因子得到了提高;其次,以所用阻尼材料重量为优化目标函数,在满足给定的整体结构损耗因子约束条件下,建立贴敷阻尼材料复合悬臂板优化模型。方法2主要优化设计复合板不同区域阻尼材料的厚度值。方法3则主要针对复合板不同区域阻尼材料的分布进行拓扑优化设计,得出在给定复合板前3阶模态损耗因子约束条件下阻尼材料的最佳厚度值和拓扑分布。研究结果表明:阻尼材料上一定百分比的开孔可有效提高结构减振效果;通过重量目标函数及考虑损耗因子约束的阻尼材料结构厚度优化和拓扑分布优化,可以找到满足指定减振要求下阻尼材料用量最小的结构,且拓扑分布优化效果更好。     

船舶基座阻尼材料敷设优化及实验研究

[目的]船舶基座结构是船舶减振的重要设备,为提高基座结构的减振效果,在结构表面敷设阻尼材料是常用手段。[方法]以基座结构的加速度振级落差为评价指标,应用各向正交惩罚材料密度法(SIMP),建立自由阻尼材料的拓扑优化数学模型。在优化模型中,其约束条件是确保在阻尼材料总使用量一定的情况下实现阻尼材料在基座结构表面的最优分布。最后,以某型船的主机基座为例,在建立的有限元模型的基础上,开展基座结构阻尼材料拓扑优化的数值计算,并利用基座模型实验的方法对拓扑优化数值计算结果进行实验验证。[结果]经验证,获得了阻尼材料的最优敷设方案。[结论]所得成果对船舶基座结构设计和复合材料的应用具有一定的参考价值。     

船用高速大功率柴油发电机组减振降噪设计与试验

通过理论计算并结合试验验证,对某型船用柴油发电机组进行减振降噪设计.优选阻尼材料,设计不同的隔声罩结构,通过试验对比分析得到最优结构,对公共底座结构进行优化设计.通过对公共底座进行改进设计,用吸声材料对底座的空腔进行填充,在传递途径上对噪声进行抑制.试验结果显示,采用该减振降噪设计取得了 6.5 dB的降噪效果,柴油发电机组整体减振降噪指标得到了明显提升.     

结构振动声辐射阻尼研究

本文基于振动理论引出了阻尼的基本概念和常见的阻尼形式，综述了阻尼的发展状况及国内外有关辐射阻尼的研究现状，对阻尼的研究意义和发展前景做出了展望。文章重点讨论辐射阻尼的特性，从能量耗散角度提出了结构声辐射阻尼的有关概念，并用结构的声辐射模态来表征结构自身的固有声辐射特性。作为弹性半空间上基础动力响应的重要参数，辐射阻尼是动力机械基础、舰船减振降噪和水下声辐射的关键课题之一。考虑到辐射阻尼的特性，本文试图采用结构振动时耗散能量与振动总能量的比来建立辐射阻尼的数学模型，并讨论了其在数值方法上实现的可能性，为结构水下声辐射特性研究做出了有益的理论探索。     

船用基座阻尼板敷设工艺减振降噪效果分析

以降低船用基座辐射噪声为研究背景,选取某型船用基座阻尼板为研究对象,研究不同敷设工艺参数条件下的阻尼板减振降噪效果。采用模态测试方式对不同贴合率、不同厚度和不同规格的阻尼板减振降噪效果进行传递函数测试,为实船基座阻尼板敷设工艺的改进提供支撑。     

T54／T60阻尼涂料在舰船减振降噪工程中的应用

本文简述了阻尼涂料减振降噪的阻尼和发展趋势，重点介绍无溶剂阻型Ｔ５４／Ｔ６０阻尼涂料主要技术性能、使用方法及设计要点，并通过应用实例证明该涂料是造船行业减振降噪的理想材料。     

基于动力学优化的大跨度板架区域支柱拓扑布局研究

大跨距结构是舰船的典型结构特征之一。大跨距结构的低刚度特征导致结构位移及振动幅值较大，使减振设计难度较大。该文分析了某舰船在艏侧推激励下大跨度板架区域结构振动。针对大跨度板架下支柱的布局，建立拓扑优化基结构，采用变密度法（SIMP法）建立以结构质量最轻为目标函数，考虑指定位置处振动速度约束的看台支柱布局拓扑优化模型，进行动力学拓扑优化设计。研究表明：采用文中给出的大跨距支柱拓扑布局优化方法可得到1套振动控制性能良好的支柱布置方案，该方法可以减少繁复的设计及动力学计算工作量，得到更好的减振效果。     

船体基座结构的阻振技术研究

基于刚性质量阻振原理,对基座提出空心质量阻振与阻尼减振相结合的复合阻振技术。采用FE-SEA混合法,建立基座至双层圆柱壳体的振动传递及辐射特性分析模型,通过振动传递特性实验验证模型的准确性。在50~5 000 Hz宽频范围内对比分析在基座腹板底部插入实心或空心阻振质量,以及在基座表面粘贴丁基橡胶阻尼材料的减振降噪性能。结果表明,空心阻振质量比实心阻振质量、复合阻振技术比单独减振技术的减振降噪效果更加明显,这对机械设备支撑结构的振动控制及降噪设计具有工程应用价值。