船舶结构运行模态参数辨识研究

运行模态分析是仅基于结构运行状态下的响应来提取结构模态参数的一种方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程所受激励十分复杂,不能简单地假设为白噪声激励,由主机和螺旋桨等产生的确定频率激励同样存在。因此,航行中船舶所受激励可以假设为白噪声和简谐激励同时存在。进一步讨论了运行模态技术在船舶结构振动分析中应用的可行性和前景。研究使用带阻数字滤波技术滤除激励中的简谐成分来提高结构真实模态的辨识精度。讨论了自互功率谱密度法,并研究使用此方法提取同时受白噪声和简谐激励作用的简支梁的模态参数。实验结果表明该方法能够较准确地识别出同时受白噪声和简谐激励的结构模态参数。这对于分析航行中船舶有害振动结构的模态特征,并实施有效的减振优化措施具有很广泛的实际意义。     

基于NExT/ERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别

运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法,此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ERA方法在船体结构总体模态识别中的可行性,并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方法,识别了船体模型的总体模态参数。文中还讨论了NExT/ERA方法的基本理论及计算流程,并引入了奇异值分解图和稳定图相结合的方法更好地确定系统的阶次;最后,用NExT/ERA算法有效地识别了简支梁模型和船体模型的模态参数。     

环境激励下船舶结构模态参数识别方法综述

基于模态分析理论,对环境激励下的模态参数识别方法进行归纳总结,讨论了不同模态参数识别方法的基本思想和优缺点,并着重介绍船舶航行状态下的模态参数识别。文章对国内模态参数识别的研究热点问题进行了阐述,为相关科研人员研究环境激励下模态参数识别提供了有益参考。     

基于无线网络的浅水域船舶运行模态参数远程调控方法

传统模态参数远程调控方法在远程调控过程中无法准确获取模态的参数,缺乏精度,为此提出基于无线网络的浅水域船舶运行模态参数远程调控方法。利用无线网络选取船舶运行模态参数,并将其作为设计变量,用于识别两激励源信号和激励频率,在此基础上,设置远程传输约束条件,结合远程调控流程,将相应赋值限定在有限频域里,完成浅水域船舶运行模态参数远程调控方法的设计。在实际测试中考察2种远程调控方法在白噪声激励和无噪声影响下的使用效果,由对比结果可知,所提方法可以得到精确的模态参数远程调控结果。     

船舶结构动载试验的基于参考测点随机子空间法

文章提出了基于参考点的随机子空间船舶模态参数识别方法.该方法直接根据环境激励下测得的输出响应来构建Hankel矩阵,并通过QR分解技术对数据进行精简,再对投影矩阵进行奇异值分解(SVD)来剔除噪声,最后识别出结构的模态参数.它不受FFT(傅立叶变换)的影响,识别速度快,精度高.对于需快速识别船舶结构的模态参数,检测其可能存在的损伤,建立起预警及适时维修机制提供了有效手段.     

基于环境激励网架结构的船舶结构模态分析

船舶结构的模态分析主要是指船体结构的振动特性分析,随着海上航运业的迅速发展,对船舶的质量有更高的要求,船舶的振动不仅会产生大量的噪声,还会导致船体连接的结构出现松动等问题,甚至导致船体的损坏。船舶的振动激励主要是指海浪、海风、船舶动力系统等激励,为了提高船舶结构的振动特性,本文研究了基于环境激励网架结构的船舶结构振动模态,分别对环境激励、船舶振动信号采集、模态参数识别等内容进行了研究,并对船舶结构的模态进行了仿真试验。本文对于改善环境激励下的船舶结构振动特性有一定的参考意义。     

破冰航行工况下的极地运输船舱室噪声评估

极地运输船在破冰航行工况下受冰载荷的作用会产生瞬态冲击噪声,同时其螺旋桨激励力会发生改变,从而影响舱室噪声。由此,对极地运输船舶在破冰航行工况下的舱室噪声评估方法进行研究,采用统计能量法与虚拟模态综合法相结合的方法进行评估,当在低频段下采用该方法所得结果的精度难以满足要求时,采用有限元法和边界元法进行评估。从模型简化、噪声源激励确定和计算评估等方面阐述评估的系统化流程,重点考虑冰载荷对舱室噪声的影响,为破冰型极地运输船舱室噪声评估方法的规范化提供参考。     

船舶在随机波浪中的运动稳定性研究

我国航运非常发达,船舶航行的安全和稳定性是人们一直最为关注的问题。船舶航行的环境是随机非线性变化的,环境的随机性和非线性是研究船舶稳定性的两大难点。本文在传统的白噪声的基础上,将参数激励看成是有界噪声,研究船舶在横浪和纵浪情况下稳定性,仿真实验,结果表明,船舶在随机波浪中的稳定性可以通过改变航速和航行方向进行控制。     

船舶结构振动特性研究

本文利用SHELL63、BEAM4、SOLID95、COMBIN14四种类型共64187个有限单元和30种几何参数建立了接近于真实船舶(包括机舱动力设备)的有限元模型。在考虑流一固耦合状态下，用有限元技术对船舶进行模态分析以及船舶对激励力的振动响应数值计算。在模态分析过程中，采用了矩阵缩减的方法来消除局部模态，以便获得整体弯曲和扭转振动模态。然后对主机单层隔振器和辅机双层隔振器的减振效果进行了预估。将建立的接近于真实船舶的有限元模型和尾部结构的三维有限元和梁组合模型的数值计算结果进行比较，得到一些重要结论。本文为船舶设计人员在船舶设计阶段，预报船舶结构振动提供了一条新的途径。     

水下航行结构的建模与振动分析

建立水下航行结构动力装置的振动模型是水下航行结构产航噪声预报的关键。以某水下航行结构模型为对象，利用有限元方法建立其动力装置与壳体的振动分析模型，计算得到各阶模态参数。并且应用试验模态分析的方法，对计算结果进行了验证，在此基础上分析了水下航行结构的发动机振动的传递，探讨了从结构和材料的角度减少动力装置振动噪声的途径。     

船模在简谐激励存在时的运行模态分析(英文)

A ship is operated under an extremely complex environment, and waves and winds are assumed to be the stochastic excitations. Moreover, the propeller, host and mechanical equipment can also induce the harmonic responses. In order to reduce structural vibration, it is important to obtain the modal parameters information of a ship. However, the traditional modal parameter identification methods are not suitable since the excitation information is difficult to obtain. Natural excitation technique-eigensystem realization algorithm (NExT-ERA) is an operational modal identification method which abstracts modal parameters only from the response signals, and it is based on the assumption that the input to the structure is pure white noise. Hence, it is necessary to study the influence of harmonic excitations while applying the NExT-ERA method to a ship structure. The results of this research paper indicate the practical experiences under ambient excitation, ship model experiments were successfully done in the modal parameters identification only when the harmonic frequencies were not too close to the modal frequencies.     

A study of vibration and vibration control of ship structures

This paper examines the vibration characteristics and vibration control of complex ship structures. It is shown that input mobilities of a ship structure at engine supports, due to out-of-plane force or bending moment excitations, are governed by the flexural stiffness of the engine supports. The frequency averaged input mobilities of the ship structure, due to such excitations, can be represented by those of the corresponding infinite beam. The torsional moment input mobility at the engine support can be estimated from the torsional response of the engine bed section under direct excitation. It is found that the inclusion of ship hull and deck plates in the ship structure model has little effect on the frequency-averaged response of the ship structure. This study also shows that vibration propagation in complex ship structures at low frequencies can be attenuated by imposing irregularities to the ring frame locations in ships. Vibration responses of ship structures due to machinery excitations at higher frequencies can be controlled by structural modifications of the local supporting structures such as engine beds in ships.     

统计能量分析法在船舶噪声预测中的应用综述

统计能量分析法（SEA）被广泛用于在中高频段预测复杂结构的振动和噪声传递,文章综述了近40年来国内外统计能量分析法在船舶噪声预测中的应用,总结了确定船舶统计能量分析中的四个重要参数即子系统的模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子和输入功率的计算或测量方法。     

基于三维水弹性力学的浮体结构机械阻抗分析

水中浮体结构的阻抗反应了其湿结构系统本身的固有特性。采用模态分析方法,能以较少的自由度,全面而精确地描述船体复杂结构的振动特性,从而大大简化分析与计算。文中基于三维水弹性力学分析方法,采用模态叠加原理,对机械阻抗进行了计算,分析了浮体湿结构在水中的动态特性,并讨论了自由液面和水介质压缩性的影响。     

船舶水下辐射噪声特性研究

本文采用有限元/边界元(FEM/BEM)方法对船舶水下辐射噪声特性进行研究.首先应用五种类型的有限单元建立了接近于真实船舶结构的有限元模型(包括机舱动力设备),并应用有限元法完成了流-固耦合状态下,船舶结构振动位移响应数值计算.然后将有限元模型的外表面处理成边界元模型,并由船舶外表面位移响应计算得到用于水下辐射噪声计算的速度边界条件.最后利用边界元技术对船舶水下辐射噪声特性进行研究.本文预估了仅考虑推进柴油机激励、柴油发电机组激励、齿轮箱激励以及所有激励情况下的船舶水下辐射噪声,并将其数值计算与实际测量结果比较,比较结果符合良好.     

船舶噪声数据库的设计与实现

介绍了船舶噪声数据库系统的总体方案,需求分析,结构和功能设计等,实现了利用数据库技术对噪声数据及其相关参数进行存放和管理,为噪声控制领域的各项研究工作和新型船舶的声学设计提供技术支撑和保障。     

基于运行模态分析的船舶推进轴系状态监测

论文提出一种基于运行模态分析(OMA)的新的船舶推进轴系状态监测方法。论文以船舶推进轴系试验台为试验对象,获取轴系运行时不同加载工况下的扭振信号,利用基于数据的随机子空间法(DD-SSI)识别扭振的固有频率,并与已知的试验模态分析(EMA)识别的轴系静态时同一加载工况下的结果进行对比,验证运行模态分析识别结果的准确性,并研究不同加载工况下轴系扭振固有频率随加载工况的变化规律。试验结果表明,运行模态分析能够准确识别轴系的扭振固有频率,且扭振固有频率的增量与加载量呈正相关,因而运行模态分析可以用作一种新的船舶推进轴系状态监测方法。     

豪华邮船洗衣房噪声源测量与舱室噪声分析

为研究豪华邮船噪声控制技术，需对豪华邮船振动噪声源进行全面的分析。以豪华邮船主洗衣房噪声源为例，使用扫描声强法确定其声功率，将设备声功率作为统计能量分析的输入，预报豪华邮船洗衣房及其相邻舱室的噪声，评估洗衣房噪声源对舱室噪声水平的影响程度，同时研究邮船内装材料对洗衣房噪声的控制作用。豪华邮船洗衣房噪声源对主洗衣房影响较大，且典型邮船内装材料可显著降低洗衣房舱室噪声。上述研究内容可为后续豪华邮船各类处所稳态噪声源的测量分析提供参考。