二端离散元件动力学特性的矩阵描述法在阻振基座分析中的应用

在元件坐标系下,分别推导了离散元件(质量、弹簧、阻尼、刚体)输入端状态向量与输出端状态向量之间的关系,给出了向前传递矩阵、向后传递矩阵和广义阻抗矩阵的解析公式.并且讨论了点阻抗或点导纳与传递矩阵或广义阻抗矩阵之问的关系.此外,文中还分别采用传递矩阵法和导纳矩阵法推导了阻振基座的纵向振动方程,得到了纵向力传递率的解析公式.两种方法得到的结果相同,但传递矩阵法的推导过程更简洁.文中还采用传递矩阵法推导了阻振基座的横向振动方程,得到了横向力传递率的解析公式.所导得的公式可用于指导阻振基座的动力学设计,计算工作量不大且精度较高.     

带分布式动力吸振器基座振动传递特性研究

在弹性梁上等间距安装吸振器,构建带分布式动力器的基座系统,建立了Euler梁-吸振器-弹性支承耦合系统的力学模型。给出了子结构的导纳矩阵,推导了基座的动态特性传递方程,得到了基座系统的力传递率表达式,并详细讨论了系统参数对基座减振性能的影响。搭建了带分布式吸振器基座系统实验平台,对电阻应变式力传感器进行了标定,测试了基座的力传递率特性。数值仿真与实验测试结果均表明,带分布式动力吸振器基座在低频取得了优越的减振效果。     

组合波阻技术的波动力响应矩阵分析法及其特性研究

基于有限元思想,综合运用波分析法和阻抗法,提出了波阻元件阻抑结构声传递的波动力响应矩阵分析法。将结构离散为多个波导单元和波阻单元,根据连接节点的位移连续,力与力矩平衡,建立附加波阻元件的结构连接广义波动力响应平衡方程,推导出波单元波动力响应特征矩阵及波阻元件附加波动响应特征矩阵,并代入波动力响应平衡方程求解得到波单元的振动幅值,从而求得传递效率与损失。运用该方法对阻振质量,粘弹性夹层以及动力吸振器的波阻特性进行了数值分析。最后,重点分析了组合波阻技术的波阻特性。研究表明,根据不同类型波阻元件的波阻特性,进行科学的组合与优化布置,并选择合理的设计参数,能显著提高组合波阻元件的阻抑效果。以上研究为组合波阻元件的声学设计提供了分析方法及新的控制策略,在舰船等结构减振降噪中具有重要的理论意义与工程应用价值。     

囊式空气弹簧机械阻抗特性研究

根据小幅振动的线性叠加原理将囊式空气弹簧分成几个简单的可解析计算的规则区域,结合线性空气波动理论求解出空气弹簧内部声压场的分布。根据弹性薄壳无矩理论推导出旋转壳体状态向量的一阶常微分矩阵方程,利用齐次扩容精细积分法推导出壳体的传递矩阵,结合动力平衡方程求出空气弹簧在位移谐波激励下所受到的激励力,进而得出其机械阻抗。算例结果表明该方法合理可行,为运用近似解析法分析空气弹簧的阻抗特性提供了一种新的思路。     

复合波阻技术波阻特性分析北大核心CSCD

复合波阻技术在舰船减振降噪中的应用日益广泛。基于有限元思想,综合运用波分析法和阻抗法,提出一种复合波阻元件阻抑结构声传递特性的波动力响应矩阵分析法。该方法将结构离散为若干波导单元和波阻单元,建立附加波阻元件的结构连接的波动力响应广义平衡方程,推导出波导单元波动力响应矩阵及波阻单元附加波动响应矩阵,代入平衡方程求出波导单元的响应幅值,进而求得传递效率与传递损失。在此基础上,数值探讨不同复合波阻元件对波阻特性的影响。结果表明:根据不同类型波阻元件的波阻特性,选择合理的设计参数,并进行科学的组合与优化布置,能显著提高整个频域的结构声传递损失。本研究为复合波阻元件的声学设计提供了分析方法以及新的控制方案,可用于指导舰船结构波阻技术的声学设计。     

复合波阻技术波阻特性分析

复合波阻技术在舰船减振降噪中的应用日益广泛。基于有限元思想,综合运用波分析法和阻抗法,提出一种复合波阻元件阻抑结构声传递特性的波动力响应矩阵分析法。该方法将结构离散为若干波导单元和波阻单元,建立附加波阻元件的结构连接的波动力响应广义平衡方程,推导出波导单元波动力响应矩阵及波阻单元附加波动响应矩阵,代入平衡方程求出波导单元的响应幅值,进而求得传递效率与传递损失。在此基础上,数值探讨不同复合波阻元件对波阻特性的影响。结果表明:根据不同类型波阻元件的波阻特性,选择合理的设计参数,并进行科学的组合与优化布置,能显著提高整个频域的结构声传递损失。本研究为复合波阻元件的声学设计提供了分析方法以及新的控制方案,可用于指导舰船结构波阻技术的声学设计。     

船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性

研究了船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性.基于波动理论,根据不均质结构中波型转换、阻抗特性,推导并给出了振动波入射不同连接形式的船舶基座结构的透声系数及隔声量公式,归纳了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律,讨论了基座连接结构处板架固定方式对隔振性能的影响.在理论分析基础上,构造含阻振质量的阻抗失配基座.数值结果表明阻抗失配基座显著增大了基座的输入机械阻抗,加剧了振动波在船体板架中的波形转换、散射和反射,显著提高了舰船基座结构的隔振效果.     

含裂纹Timoshenko梁自由振动分析

提出了基于传递矩阵法的含裂纹Timoshenko梁自由振动分析方法。将含裂纹Timoshenko梁结构划分为裂纹、左段完整梁、右段完整梁三部分,梁内裂纹等效为无质量的扭转弹簧,分别推导出各部分的传递矩阵以及含裂纹Timoshenko梁的总体传递矩阵,根据具体的边界条件将总体传递矩阵简化成2×2的矩阵,并得到相应的解析频率方程,求解方程即可得到裂纹梁的各阶固有频率。通过数值算例验证了文中方法的有效性并得到相应结论。     

船舶基座中复合减振结构应用实验研究

在船舶基座结构中设计了粘贴粘弹性阻尼层、插入空心阻振结构和填充颗粒等单一减振结构及多种复合减振结构基座结构振动加速度导纳为评价指标,采用振动传递实验对比研究了各种减振方式的减振效果。实验结果表明,粘贴阻尼层在分析频率内减振效果明显,最大减振效果达到了10 d B;在基座结构中简单地插入阻振结构,不仅没有阻振效果,反而使得振动增强;复合减振结构的减振效果优于单一减振结构,所设计的复合减振方案的减振效果达到14.05 d B。研究成果对船舶基座结构声学设计具有参考价值。     

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。     

改进的锤击法测量原点阻抗

机械阻抗是机械系统特性的集中参数表示, 是解决机械系统耦合问题的一个重要工具。现有的机械阻抗方法有激振器激振传感器,冲击锤敲击实验结构等方法,但都有各自的局限性。本文提出了改进的锤击法测量原点阻抗。通过实验对比,对其可行性进行了研究,证明了此种方法可以快速并较为准确的获得结构的原点阻抗,具有工程实用性。     

有限长加筋圆柱壳水下声辐射的精细传递矩阵法

基于传递矩阵法,结合非齐次项的精细积分方法,提出了一种求解加筋圆柱壳动响应的精细传递矩阵方法。该方法基于圆柱壳结构的一阶振动微分方程,得到加筋圆柱壳的场传递矩阵和点传递矩阵,结合非其次项的精细积分方法和增维存储的办法考虑广义声压激励的作用。利用流固耦合交界面处的连续条件,实现声压系数的求解。开展了模态收敛性分析,并将数值计算结果与试验结果进行对比,验证方法的有效性。同时分析了边界条件及环肋数目等对声辐射的影响。     

基于传递矩阵法的纵肋圆柱壳振动特性计算

基于传递矩阵法,结合振动微分方程,提出一种计算纵肋圆柱壳自由振动特性的周向传递矩阵法.该方法基于板壳理论和圆柱壳振动控制方程,推导出圆柱壳周向传递的场传递矩阵和纵肋处的点传递矩阵,结合圆柱壳边界条件,得到频率方程,利用精细时程积分法原理,可保证计算的精度.将计算结果与有限元解进行比较,验证方法的有效性,同时比较传递矩阵...     

多跨充液管道的振动特性分析

考虑管道与液体之间的泊松耦合与结合部耦合,推导了低频情况下的充液直管轴向、横向振动传递矩阵与刚性支撑的点距阵.使用传递矩阵法计算两种边界条件下单跨和多跨充液管道的模态频率及模态振型.结果表明,在充液管道振动分析中,流固耦合作用不能忽略,多跨管道系统由于刚性支撑的加入使系统频率增加.     

Calculation method of underwater acoustic and vibration response of cabin segment based on onshore vibration test北大核心CSCD

[Objective]This paper proposes a method for calculating the acoustic and vibration response of underwater cylindrical shell structures based on land-based vibration test results.[Methods]An axisymmetric boundary element method (BEM) is introduced to describe the radiation acoustic field of the shell. The relationship of acoustic pressure at the nodal point of the generatrix with velocity is obtained by solving the numerical solution of the boundary element integral equation, then the acoustic radiation impedance matrix of the outer surface of the shell and acoustic transfer vector (ATV) are constructed. Based on the assumption that the low-order vibration mode of an underwater cylindrical shell is the same as that of an onshore cylindrical shell, combined with the modes and acoustic radiation impedance matrix of an onshore cylindrical shell, the modal added mass and damping are calculated. [Results]The natural frequency calculation formula of the underwater cylindrical shell is established on the basis of the onshore mode, and the calculation method of underwater vibration response and acoustic radiation characteristics with the vibration response in air as input is obtained based on mode superposition method.[Conclusion ] The numerical results of a typical cylindrical shell with internal structure show that the method meets the engineering accuracy requirements. © 2023 Chinese Journal of Ship Research. All rights reserved.     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

径向激励作用下有限长双层圆柱壳声振传递特性研究

文章利用Donnel壳体方程描述双层圆柱壳振动,以附加阻抗的形式表示环肋、实肋板以及水介质等对壳体的力作用,结合内外壳振动位移模态展开形式,建立了双层圆柱壳内外壳之间的声振传递矩阵。同时开展了双层圆柱壳外壳均方速度响应仿真分析,验证了双层圆柱壳内外壳振动响应之间存在固定的传递关系,不受激励源特性影响,为双层圆柱壳辐射噪声预估提供了一定的理论指导。     

Dynamic characteristics of a WPC-comparison of transfer matrix method and FE method

To find the difference in dynamic characteristics between conventional monohull ship and wave penetrating catamaran (WPC), a WPC was taken as an object; its dynamic characteristics were computed by transfer matrix method and finite element method respectively. According to the comparison of the nature frequency results and mode shape results, the fact that FEM method is more suitable to dynamic characteristics analysis of a WPC was pointed out, special features on dynamic characteristics of WPC were given, and some beneficial suggestions are proposed to optimize the strength of a WPC in design period.     

各向同性支撑结构转子的临界转速研究

电机转子的临界转速适当偏离工作转速是电机设计的一项基本要求.论文采用Prohl传递矩阵法、Riccati传递矩阵法计算了某型电机的临界转速,研究转子结构参数对临界转速的影响,结论对转子的结构设计与优化具有重要的参考意义.