带有复合结构的多层隔振系统振动传递及声辐射研究

文将船体结构与安装在其上的设备和其周围水介质合在一起建立了一个数学物理邓研究肯有机器一上层隔振器一带有粘弹性材料（阻尼处理）的筏架结构一下层隔振器－基座艇体－外流场艇体振动及声辐射。首先，从复合结构与流体相互作用总理２的有关混这值问题出发，针的波辐射特点，推导了一种广义的Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理及有限元形式的运动方程。在此基础上，分别推导了带有粘弹性材料的筏架结构和艇体与声学介质耦合的动力学运动方程式     

带有复合结构的多层隔振系统振动传递及声辐射研究

本文将船体结构与安装在其上的设备和周围水介质合在一起建立了一个数学物理模型，即研究具有机器──上层隔振器──带有粘弹性材料（阻尼处理）的筏架结构──下层隔振器──基座艇体──外流场的艇体振动及声辐射。首先，从复合结构与流体相互作用问题的有关混合边值问题出发，针对声波辐射特点，推导了一种广义形式的Hamilton原理及有限元形式的运动方程。在此基础上，分别推导了带有粘弹性材料的筏架结构和艇体与声学介质耦合的动力学运动方程式。进一步在阻尼处理面积及位置、上下层隔振器刚体变化、基座面板厚度变化等四个方面对浮筏隔振系统声场特性的影响作了详细计算及分析研究，得到了一系列具有工程应用价值的结论。     

自由层阻尼环肋柱壳在流场中的稳态响应

本文采用Ｆｌｕｇｇｅ壳体理论，讨论了敷设粘弹性自由层阻尼材料的环肋柱壳在流场中受到径向周期性激励的稳态响应。用复模量形式计及基壳和粘生阻尼材料的预耗因子以及流 固耦合作用。讨论了粘弹性阻尼材料的物理参数，厚度，敷设方式和水深环肋柱壳稳态响应的影响，得出了一些有实用价值的结论，对潜艇结构减振降噪有一定的参考价值。     

复合结构与流体耦合运动方程的时域分析方法

本文就复合结构与流体耦合的时域运动方程，利用核函数矩阵的特点，将二阶微分积分方程变形为Ｖｏｌｔｅｒｒａ型积分方程，然后引入积分变换，得到一组一阶常微分方程组。该微分方程组的形式与现代控制论中的状态议程类似。     

用粘弹性梁控制加筋板稳态简谐响应的研究

应用模态叠加法研究了以粘弹性梁为阻尼处理的加筋板的稳态简谐响应。在分析中，板和梁均采用每个结点三个自由度的有限元，考虑了梁的偏心作用。以结构幅频特性曲线的方式来研究粘弹性梁阻尼处理对结构响应的控制作用，分析了阻尼材料杨氏模量实部、损耗因子和粘弹性梁剖面尺寸对结构响应的影响。结果表明，粘弹性材料能够有效地控制结构的共振响应。粘弹性梁阻尼处理仅对某些结点和模态起的作用较大，将其与其他阻尼敷设形式合理配置，相信会起到良好的减振效果。     

粘弹性线性复合结构动力特性分析

本文采用Ｖｏｉｇｅｔ－Ｋｅｌｖｉｎ粘弹性材料力学模型和等参元法，推导了约束阻尼层单元的刚度阵，并应用逐次逼近求解粘弹性线性复合结构特征值，讨论和分析了结构边界条件，结构刚度以及阻尼处理面积和位置对复合结构动力特性的影响，获得了一些具有工程应用价值的结论。     

基于波传播方法的水下阻尼复合圆柱壳声辐射分析

采用波传播分析方法,以复模量形式计及粘弹性阻尼的损耗因子,讨论了外部敷设粘弹性自由阻尼材料的无限长圆柱壳在流场中的辐射声功率.结果表明,粘弹性阻尼层可以有效降低结构的辐射声功率,具有较好的隔振效果,可为潜艇结构和水下各种管道的减振降噪设计提供理论参考.     

复合壁面对内爆冲击波透反射规律的影响

爆炸容器在内爆过程中,其冲击波在复合多层结构的不同结构层间的传播形式与连续单层结构的传播形式不同。针对爆炸容器上述特征,开展复合多层壁面对冲击波透反射特征的影响规律研究。利用Ls-dyna大型有限元软件,基于ALE方法模拟内爆时强冲击作用下的流固耦合过程。在对仿真模型有效性验证的基础上,分别对复合壁面的形状、超弹性层与刚体位移参数对冲击波透反射规律的影响进行研究。研究结果表明,壁面曲率对反射冲击波的聚焦作用和对透射冲击波的发散作用都有明显影响。当结构层中存在刚度较小且带有粘弹性的夹层时,会使壁面的透反射冲击波发生改变。     

敷设粘弹性阻尼的加筋板振动和阻尼分析

对敷设粘弹性阻尼的加筋板的固有频率和模态损耗因子进行了分析。考察了在加筋板结构上加自由阻尼层和加粘弹性筋梁的两种情况，分析了粘弹性阻尼材料模量、损耗因子、阻尼层厚度以及粘弹性梁剖面尺寸的影响。对粘弹性筋梁的讨论，拓宽了加筋板的粘弹性阻尼的敷设形式。     

输液管道流固耦合的响应分析

采用结构有限元方法和流体CFD方法，研究变化流速下结构和流体的瞬态响应，实现管道与流体间的双向耦合，并得到管道位移、水动压力的时间历程曲线。通过MATLAB频域转换得到了结构和流体的响应频率。     

粘弹性包覆管路系统动力特性研究

对粘弹性包覆管路系统进行了理论及数值分析,基于复刚度法推导出了直管阻尼处理后的复合结构损耗因子为η=β(1-(1/(1 eA)),对弯管系统进行了固液耦合振动分析。因充液输送管路内脉动的随机性,用ANSYS对自由阻尼处理后直管及弯管进行了动力特性研究,结果表明,粘弹性自由阻尼处理对二者的减振效果相当明显,但当粘弹性包覆层厚度δ≥0.5mm时,再增大厚度对二者的衰减强度不是很有效。     

带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的阻尼振动和层间应力

在壳厚方向采用位移和应力插值函数,应用混合分层理论和壳体在流场中所受的流体动压力.推导带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的动力学方程.采用迭代的方法求出潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的解.在不同粘弹性材料弹性模量和厚度下.分别计算了潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的一阶固有频率、结构损耗因子和层间横向应力的幅值.结果表明,随粘弹性材料弹性模量的增大,一阶固有频率和结构损耗因子增加,随粘弹性材料层厚度的增大,结构损耗因子增加.一阶固有频率减小.较高的层间法向正应力是造成潜艇消声瓦在流场中低频振动脱落的主要原因.采用较高模量和厚度的牯弹性阻尼材料将有效地降低潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的层间应力的幅值.     

不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响，本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型，流体域采用ALE描述，船-桥结构采用Lagrange描述，通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比，验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°～45°范围内开展了碰撞数值模拟，并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明：流体对碰撞力影响较小；附加质量模型会略微夸大桥墩位移，但差别较小；两种模型的船舶撞损差别较大，不考虑流体时将夸大船舶撞损程度，最高可达21%；流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响，流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。     

复合材料螺旋桨双向流固耦合计算

为研究复合材料对螺旋桨水动力性能和结构特性的影响,在Workbench平台上,采用基于粘性流理论的计算流体力学方法与有限元软件实现流体载荷与结构变形的双向耦合传递。以DTMB4381为研究对象,首先考虑镍铝青铜(NAB)螺旋桨的微小变形,采用双向流固耦合方法计算不同进速系数下的水动力性能,并与敞水试验值进行对比,误差较小,验证了双向流固耦合方法的准确性。然后将复合材料考虑为各向同性,对玻璃纤维材料螺旋桨进行双向流固耦合求解,得到复合材料螺旋桨在不同进速系数下的水动力性能及结构特性,并将流体和结构计算结果与传统的金属螺旋桨比较分析,总结材料对螺旋桨性能的影响。双向流固耦合方法为今后各向异性复合材料螺旋桨的深入研究打下基础。     

基于完全耦合算法的绕水翼流固耦合特性研究

基于完全耦合算法对绕二维NACA0009水翼流固耦合特性进行了数值模拟研究。采用Theodorsen模型和Munch模型对刚性和弹性水翼的水弹性响应进行了数值计算,分析了流体与结构的相互作用关系,研究了影响结构水弹性响应和流固耦合特性的因素。研究结果表明:考虑了流体黏性的Munch模型与基于势流理论的Theodorsen模型对气动弹性响应的数值计算结果基本一致,而Theodorsen模型由于没有考虑流体黏性在一定程度上低估了结构的水弹性响应。结构的惯性、阻尼和刚度力矩与流体的相应附加载荷均处于同一数量级,故流体与结构的相互作用不可忽略,尤其对于弹性水翼,流体的惯性、附加阻尼作用增大,流固耦合算法的数值稳定性对流固耦合特性的计算结果影响将更大。外部激励频率为非共振频率时,结构的刚度作用是影响水弹性响应的主要因素,外部激励频率为共振频率时,流体的附加阻尼和附加刚度作用减弱,除结构的刚度作用外,流体与结构的惯性作用对水弹性响应和流固耦合特性的影响也较大。     

流体域特性对流固耦合振动计算的影响

船舶结构的水下振动预报一直受到广泛的重视,计算机技术的发展使得有限元法成为求解复杂船舶结构流振耦合振动的有效方法。本文基于船体结构与周围流体介质的耦合作用建立典型圆柱壳流固耦合振动计算的有限元模型,重点分析流体域边界处理方式、流体域形状、流体域范围对耦合振动计算结果的影响,提出合理的流体域建模方法。同时分析流体网格控制方式对于耦合振动计算的影响,为水下结构物耦合振动分析提供参考。     

连续玄武岩纤维增强复合材料船体水下爆炸响应的数值仿真

运用有限元程序MSC.Dytran数值计算水下爆炸载荷作用下连续玄武岩纤维复合材料船体舱段结构的响应,采用层合板模型模拟纤维复合材料,选取一般耦合算法计算流体与结构的耦合效应,并将计算结果与E玻璃纤维复合材料船体仿真结果进行比较,分析2种材料船体结构压力时历曲线、破坏起始位置及破坏形式,得出结论:玄武岩纤维复合材料和E玻璃纤维复合材料船体底板在爆炸载荷的作用下起始破坏形式不同,玄武岩纤维的压缩强度和拉伸强度之比较高,在实际设计制造中更有优势。在船舶建造中可以使用连续玄武岩纤维复合材料替代玻璃纤维复合材料。     

粘弹性阻尼材料减振性能试验评估方法

为在船体结构声学设计阶段或阻尼材料研制阶段预先评估粘弹性阻尼材料的减振效果,基于锤击法,建立平板振动试验模型,引入频响函数幅值平均衰减量参数,对3型粘弹性阻尼材料复合试样分别在不同频段内的减振效果进行对比分析。结果表明：基于损耗因数和频响函数幅值平均衰减量的粘弹性阻尼材料减振效果试验评估方法能迅速在不同频段对阻尼材料的减振性能进行排序;利用频响函数幅值平均衰减量,可对耗能机理较为复杂的约束阻尼减振效果进行评估,为结构设计或研发阻尼材料提供依据。     

环肋圆锥壳基座振动传递的粘弹性阻尼控制技术研究

敷设粘弹性阻尼材料是船舶结构进行减振降噪的一种有效方式。该文利用有限元迭代法对具有频变特性的粘弹性材料的振动响应进行计算,并验证了计算方法的正确性。同时对粘弹性阻尼材料在带有环肋圆锥壳基座结构的敷设方法进行了研究。研究结果表明对基座的腹板敷设约束阻尼层结构可有效地降低整个结构的振动响应。     

水中三维结构的湿模态分析方法

水中任意几何形状结构的流固耦合振动特性的研究对船舶及海洋工程应用具有很大的价值。本文利用三维水弹性分析方法计算流体附加质量和恢复力系数，然后求解由结构的干模态广义质量、广义刚度及流体附加质量、流体恢复力系数所构成的耦合特征方程，从而获得结构的湿模态及特征频率。计算结果与整体弹性船模式试验结果吻合。