圆柱壳结构振动功率流和主动力幅值的控制研究

以输入结构的总功率流和所需主动力幅值为控制目标函数,对输入圆柱壳结构振动功率流的主动控制进行了研究,并分析了几个重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响.利用导纳函数求解结构响应,构造目标函数为二次型函数形式,利用哈密尔顿二次型最小值理论给出最优控制力前馈控制表达式.     

基于主动力方式的圆柱壳结构振动功率流控制分析

研究基于主动力方式的圆柱壳结构输入振动功率流控制，分析了圆柱壳受激振动的响应，利用导纳函数求解结构响应。将构造结构总的输入功率流为二次型函数作为控制目标函数，利用哈密尔顿二次型最小值理论给出最优控制力前馈控制表达式。分析了几个重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响。     

基于分布式压电片的圆柱壳结构振动功率流主动控制研究

对基于压电片作用的圆柱壳结构振动功率流主动控制进行了研究,原始激励假设为周向余弦分布线力形式,使用压电片作为控制激振器.以输入壳体的总功率流为控制目标函数,利用导纳函数将其表示成外加电压的二次型函数形式求解最优控制电压.通过计算分析发现,压电片与原始激励间的轴向距离及压电片周向粘贴位置,都会对控制后输入壳体的总功率流产生较大影响,且影响形式不同.     

基于分布式压电片的圆柱壳结构振动功率流主动控制研究

对基于压电片作用的圆柱壳结构振动功率流主动控制进行了研究,原始激励假设为周向余弦分布线力形式,使用压电片作为控制激振器。以输入壳体的总功率流为控制目标函数,利用导纳函数将其表示成外加电压的二次型函数形式求解最优控制电压。通过计算分析发现,压电片与原始激励间的轴向距离及压电片周向粘贴位置,都会对控制后输入壳体的总功率流产生较大影响,且影响形式不同。     

H2控制方法中加权函数对海洋平台振动控制效果的影响分析

采用具有鲁棒性能的H2控制方法对海洋平台的过度振动进行控制,给出与控制效果相关的加权函数W1和与控制力相关的加权函数W2的表达形式,以一典型平台为例,重点分析加权函数中各参数对振动控制效果及所需控制力的影响趋势,并对加权函数中的各参数进行敏感性分析。     

应用双二次样条函数计算高速双体船的兴波阻力和改进船型

本文提出了计算双体船的兴波阻力和运用二次规划方法求最小兴波阻力船型的方法。根据Michell的线性薄船理论计算双体船的兴波阻力。通过用双二次样条函数表示船体曲面，双体船的兴波阻力系数表达为型值的二次武。进一步运用二次规划优化方法改进船型，并在目标函数中增加了光顺性项，有效地控制了改型后船体曲面的光顺性。本文计算了双体船在不同间距船宽比下的兴波阻力系数，并对藏体间距船宽比为2、Fr数为0．50的高速双体船加以改进。理论计算取得了明显的降阻效果。模型试验结果表明剩余阻力系数也有较大幅度的下降。理论计算和模型试验结果的一致表明了本优化方法的可靠性。     

基于二维高斯样条函数的水下重力被动定位

目前利用水下地理信息对惯导误差进行校正多以各类匹配算法为核心,对此论文提出一种基于二维高斯样条函数的水下重力被动定位新模式.文章首先介绍了一种利用二维高斯样条函数逼近的连续局部重力场模型,随后在该模型的基础上将实测重力表示为连续的解析形式,最后以实测重力作为包含目标位置信息的量测值,并结合扩展卡尔曼滤波算法对目标位置进行最优估计.这种方法无需使用常用的匹配算法,因而也就摆脱了匹配算法的诸多限制.以分辨率为2＆#39;＆#215;2＆#39;的某区域重力异常数据为背景场进行仿真,最终的仿真结果表明：经高斯样条函数逼近的局部重力场模型平均误差小于0.19mGal,水下平均经、纬定位误差分别小于0.59和0.74海里.     

有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究

有限长双层弹性圆柱壳体散射声场的计算可在一定程度上估算水下目标的声散射特性,对此进行研究具有显而易见的工程实用价值。目前,对水下弹性体的声散射问题已得到了广泛而深入的研究,但对有限长双层弹性圆柱壳的声散射讨论的较少。本文借鉴无限长弹性壳体散射声场的计算结果,采用变形柱计算方法,导出了平面声波垂直入射时水中有限长双层圆柱壳散射声压的简单而明显的表达式,并给出远场散射形态函数,同时计算了远场平面声波在0～180°范围内入射到有限长双层弹性圆柱壳体的目标强度值。说明内外壳体散射声场形态函数的迭加在一定程度上可实现对双层弹性壳体散射声场的近似表达,同时双层壳体散射声场的形态函数声频特征较单层壳体的声频特征丰富等有意义的计算结果,为缩比模型的设计、建造等提供了基础判据。     

冲击载荷作用下LNG燃料罐防波板参数多目标优化

LNG(液化天然气)燃料罐在冲击载荷作用下会产生液体冲击力,设置防波板是减少液体冲击力的有效措施.基于此,以防波板位置、形状等参数设计正交试验,运用Ansys workbench流固耦合方法模拟燃料罐在冲击载荷下的受力过程并求出封头的冲击力和防波板的线性化应力;构建响应值与结构参数的二次响应回归方程;以防波板的防波效果和结构强度为优化目标,利用遗传算法的gamultiobj函数进行多目标优化,研究防波板结构参数对优化目标的影响,最终挑选出Pareto最优解.本研究使防波板的防波效果和结构强度均得到了提高.     

基于聚四氟乙烯的水下航行器壳体优化设计

本文根据某型特种ROV的浮力冗余要求,以ROV最大内部容积为目标函数,相关设计参数为设计变量,建立壳体优化设计模型。利用全局搜索求解器globalsearch和局部寻优求解器fmincon进行求解,优化后的壳体内部容积提高9.46%,相应质量减少为42.38%,满足设计要求。     

弹性圆柱壳结构的有源结构声辐射控制研究

A numerical and experimental study was presented on active control of structurally radiated sound from an elastic cylindrical shell.An analytical model was developed for the active structural acoustic control (ASAC) of the cylindrical shell.Both global and local control strategies were considered.The optimal control forces corresponding to each control strategy were obtained by using the linear quadratic optimal control theory.Numerical simulations were performed to examine and analyze the control performance under different control strategies.The results show that global sound attenuation of the cylindrical shell at resonance frequencies can be achieved by using point force as the control input of the ASAC system.Better control performance can be obtained under the control strategy of minimization of the radiated sound power.However,control spillover may occur at off-resonance frequencies with the control strategy of structural kinetic energy minimization in terms of the radiated sound power.Considerable levels of global sound attenuation can also be achieved in the on-resonance cases with the local control strategy,i.e.,minimization of the mean-square velocity of finite discrete locations.An ASAC experiment using an FXLMS algorithm was implemented,agreement was observed between the numerical and experimental results,and successful attenuation of structural vibration and radiated sound was achieved.     

基于波传播分析的水下粘弹性复合圆柱壳振动功率流研究

采用波传播分析方法,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受径向简谐激励的振动功率流.用复模量形式计及粘弹性阻尼的损耗因子,研究了自由阻尼圆柱壳在外激励作用下的输入功率流和沿壳体传播的功率流.结果表明粘弹性阻尼层可以明显降低激振力输入壳体的功率流,加快振动波在结构内的衰减,为潜艇结构和水下各种管道的减振降噪提供了一定的理论参考.     

静水压力对水下环肋圆柱壳输入功率流的影响

研究了考虑静水压力时水下环肋圆柱壳在周向余弦线分布力激励下的输入功率流特性。圆柱壳体和外流场的振动分别由Flügge壳体方程和Helmholtz波动方程描述,静水压力的影响以额外应力的形式计入壳体振动方程当中。探讨了静水压力对输入功率流的影响。结果表明外部静水压力使输入功率流曲线沿频率轴往左移动,即往低频方向移动。静水压力越大,影响越大;周向模态数越大,影响越大。文中结果对水下环肋圆柱壳的振动与噪声控制有一定的指导意义。     

流场中周期加肋圆柱壳振动能量流的实验研究

设计了周期加肋圆柱壳结构模型,对加肋圆柱壳受激振动的能量流进行了实验研究.分别对空气中和水下的周期加肋圆柱壳受外激励的输入能量流进行了测量.发现由于外流场的影响,水下输入能量流值总体要比空气中输入能量流值稍低,在频率相对较低时,理论结果和实验结果较为吻合,随着频率增高,由于杨氏模量和阻尼因子的变化,理论结果稍偏大.验证了理论推导和计算方法的正确性,可为此类结构的减振降噪设计提供参考.     

考虑流体静压时充液圆柱壳的输入能量流特性

研究了内部流体静压力对充液圆柱壳的受迫振动能量流的影响。静压力作为预应力计入壳体振动方程当中,壳体和流体分别采用Fliigge方程和Helmholtz波动方程。分析了耦合系统在周向线分布余弦载荷下的动态响应．用傅立叶变换和反变换实现空间域与波数域之间的相互转换,采用留数定理求取系统的响应并得到耦合系统的输入能量流。结果表明,周向模态数n=0时,静压力对耦合系统的输入能量流影响很小;n较大时,在中低频下静压力使输入能量流曲线沿频率轴右移,由于输入能量流的峰值点处的频率对应于频散曲线中各支传播波的截止频率,对应传播波的截止频率升高,高频时则基本无影响。随着静压力以及周向模态数的增大,输入能量流受到的影响程度也增大。     

基于模态滤波的板壳类结构空间均方振速估算方法

针对船舶、航空航天等工程领域中板、壳类结构振动噪声评价问题,将广泛应用于控制工程中的模态滤波理论引入到结构振动评估领域,建立了一种估算结构空间均方振速的新方法.该方法的特点是能在激励源信息未知的情况下,以布置在结构表面有限个振动传感器测量得到的振动响应作为主要输入,估算板、壳类结构的空间均方振速,从而评价结构的整体振动状态.依据该方法对一矩形平板结构受点力、线力和面力等3种典型的激励源作用下,通过少量结构振动测点的振动信息,分别对其空间均方振速进行了数值验证;同时利用一水下加肋圆柱壳结构进行了试验验证.数值和模型试验验证结果表明：利用该方法评估得到的振动速度谱线特征与精确解和实测值基本一致,评估误差在2 dB以内,满足工程应用精度要求.该方法可以应用于工程中板、壳类结构振动噪声评价和振动状态的在线监测评估.     

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。     

不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性研究

采用解析法研究了不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用表面振动均方速度级、辐射声功率和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了有限长双层圆柱壳壳间连接形式的变化、壳间及外部流场的变化对其声辐射性能的影响,得到结论是在中低频段,当内壳受激振动,通过外壳向外场辐射噪声时,其主要通道为连接内外壳壳体的实肋板,其次才是环形流场中的流体介质。