不同截面形状对流致振动特性影响的试验分析

为了比较不同截面形状钝体的流致振动特性,找到适用海流能转换装置的柱体截面形式,在水槽中开展了不同折合速度下,相同质量比和相同特征长度的圆形、菱形、方形、梯形、类梯形、T字形6种不同截面形状钝体在水槽中的流致振动试验.试验结果表明：类梯形、梯形、T字形、方形截面获得的振幅响应较大,其振幅随着折合速度增加而不断增加,表现为驰振特征.发生驰振时,不同截面的振动频率却比较稳定,随折合速度的变化不大;棱形和圆形截面获得振幅响应较小,随着折合速度的增加而不断减小,表现为涡激振动下端分支特性,振动频率随着折合速度的增加而增大;6种截面的振幅响应从大到小依次为类梯形、梯形、T字形、方形、菱形、圆形.研究发现不同截面的振动响应大小主要跟截面在流场中分离点的位置、截面后沿部分面积占比及附加质量等因素有关.     

新型FDPSO涡激运动试验研究

以一座工作水深为1500m的新型深吃水变截面多立柱式FDPSO为研究对象,对其在300m等效截断水深锚泊系统系泊时的涡激运动特性开展了模型试验研究.模型试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验中进行,缩尺比取为1:80.本文重点对不同工况下平台的横向涡激运动、响应谱和运动轨迹进行了系统性研究.研究结果表明:平台的横向运动频率未出现典型"锁定"现象,而是一直保持在接近固有横荡频率的范围内;同一流向下,平台纵向运动的平衡位置与最大振幅均随着折合速度的增加而增加.与其他经典平台相比,本文新型FDPSO最大横荡振幅值随折合速度的变化呈现不同的趋势.随着折合速度的增加,横荡运动的最大振幅与标称振幅之间的差值增大.     

泡沫铝填充圆管轴向动力屈曲及吸能特性研究

研究了泡沫铝填充圆管结构在轴向冲击下的动力屈曲和吸能特性.采用显式动力有限元方法,模拟了结构在轴向冲击作用下的动态屈曲,并从压溃力和比吸能2个方面分析了其吸能特性.研究表明,泡沫铝填充圆管在轴向冲击下会发生失稳现象,在实际应用中应采取保护措施.结构冲击吸能时,在相同冲击速率情况下,其吸能能力随冲击刚体质量的增加而提高.通过对填充圆管在不同冲击速率情况下的特性分析,表明其可用作塑性限位器.     

CuAlBe合金的M相变及其内耗特性

本文用电阻法和ＤＳＣ法测量了ＣｕＡｌＢｅ合金的Ｍ相变，并用扭摆法测试其内耗温度谱，内耗应力应变振幅谱及内耗频率谱以研究合金的内耗特性。     

压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究

以机械压力喷嘴为研究对象,应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟,分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动,且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化,呈现出先增大后减小的趋势,并在400Hz时达到最大值;入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加,且近乎线性关系,脉动压力的幅值对相位差影响不大。     

高阻尼铝合金层压复合材料阻尼特性和工程应用研究

本文研究了新型高阻尼铝合金层压复合材料阻尼性能，包括材料在低频、声频下的阻尼、经与应力应变振幅的关系，阻尼的时效稳定性，材料的工程阻尼特性，并介绍了材料在海军装备上的减振、降噪应用试验研究。     

不同质量比对刚性圆柱体涡激振动振幅的影响

涡激振动发电装置是一种能够捕获浅海区域低流速海流能的新型能源装置,为了在不同海况下均能高效地对能量进行转换,需要对振动参数进行探讨,因此本文对质量比在振动响应和能量方面进行了分析。结合尾流振子模型和结构振动模型,得到双自由度涡激振动耦合模型,将Stappenbelt实验设置输入该模型,模型计算结果与其实验结果吻合,验证了模型的正确性。通过对中低质量比、超低质量比和高质量比三种条件下的柱体涡激振动响应进行分析,结果表明：中低质量比条件下,振幅和频率锁定区间宽度随质量比增加而减小;超低质量比条件下,顺流向无量纲振幅接近1,无法忽略,双向最大振幅发生约化速度Ur=6附近;高质量比条件下,最大振幅所对应的约化速度随着质量比的增加而增加,顺流向第二次波峰消失,横向出现两次波峰。     

磁流变阻尼器动态特性研究

为更好地研究磁流变阻尼器应用于舰船设备抗冲击的控制方法,需要准确、全面了解其动态力学特性。对磁流变阻尼器的动态特性进行试验研究,详细讨论速度、振幅、频率、电流等各个因素对阻尼力的影响。结果表明,在低速区域阻尼器的阻尼力以不可控的粘滞阻尼力为主,阻尼力随速度的变化明显;在高速区域,阻尼力以磁流变液屈服引起的库仑阻尼力为主,阻尼力随速度的变化不大,而主要决定于控制电流,但是随着电流的增大,出现饱和现象;振幅和频率主要影响磁流变阻尼力的粘滞阻尼力,随频率和振幅的增加,速度的变化范围也明显增大,但是在相同的速度下,频率和振幅对阻尼力的影响不明显。为进一步获得磁流变阻尼器动态特性参数及研究舰船设备抗冲击半主动控制方法提供了重要依据。     

新型通海阀流噪声的数值模拟对比研究

角式双球阀作为一种新型通海阀,针对其内部流道结构在不同流速下产生的噪声问题,基于计算流体动力学（CFD）与直接边界元法（BEM）对其进行流噪声数值模拟研究,分析2种不同结构形状角式双球阀的流噪声声压级以及其不同流速下的流噪声变化规律。结果表明,2种结构声压级均随频率的升高而降低,低流速时,双球阀低频特性更明显;开放式流道结构流噪声声压级明显高于封闭流道结构,由于封闭流道结构内部流体较好的流通性,其噪声总声压较开放式结构下降约26.9%,降幅为17 dB(A),封闭结构设计可以有效降低通海阀内流道流体脉动压力与流噪声,从而为新型通海阀的降噪优化提供一种新思路。     

船用颗粒阻尼能量损耗特性影响研究

颗粒阻尼技术作为抑制低频振动的重要方式,可应用于抑制船舶低频振动。为探索颗粒阻尼器的耗能机理,本文基于离散单元法对颗粒阻尼器在不同振幅、不同填充比、不同振动频率下的运动状态和耗能进行研究。结果表明：颗粒在填充比为50%的工况下,在不同振动频率和振幅激励时颗粒的运动状态比较丰富,出现了不规律的耗能现象;填充比为70%、90%时,颗粒的耗能随着振动的幅值和频率的增加而增加,特别是在颗粒填充比为70%、振动频率为120 Hz、振幅为5 mm的情况下,颗粒的耗能达到了顶峰。在损耗因子方面,振幅在1～4 mm时90%填充比要明显高于50%、70%填充比;在振幅为5 mm时,90%填充比低于70%填充比而高于50%填充比。     

Modeling and calculation of acoustic radiation of underwater stiffened cylindrical shells treated with local damping

Damping materials are widely used and playing an essential role in reducing the vibration and noise of various ships and underwater vehicles. In practical engineering, damping materials are often applied over the structural surface of ships and underwater vehicles. They are generally distributed not evenly in the whole area, but locally in some vital regions. The stiffened cylindrical shell is the most representative configuration for the main structure of underwater vehicles. Therefore, research on modeling and calculation of underwater acoustic radiation from stiffened cylindrical shells locally treated with damping has high practical value. This paper introduces a mixed analytical-numerical acoustic-vibration interaction method to achieve efficient calculation of the vibration and acoustic radiation from a locally damped cylindrical shell immersed in water. Two kinds of vibration and noise reduction measures are proposed for the damping treatment of a large-scale stiffened cylindrical shell structure. Calculation and analysis are carried out for both measures. The results can provide reference for developing the technology of reducing vibration and noise from ships and underwater vehicles via damping treatment.     

超声法研究SiCp增强6066Al 基复合材料的阻尼特性

利用超声法研究了粉末冶金工艺制备6066Al/SiCp复合材料的阻尼特性。实验测定了4种不同SiC体积比(5%,7%,9%,12%)试样在超声频率为1.25 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz时的衰减系数α。结果表明:可以用吸收衰减表征该复合材料的阻尼特性;随着测试频率的增大,材料对超声的吸收和散射增强,吸收和散射衰减系数增大;在一定范围内随着SiC体积比的增大,该材料的吸收衰减系数增大,阻尼性能增强。     

不同应力路径下宁波粘土K_0固结三轴试验研究

利用GDS多功能三轴仪对宁波地区原状粘土进行了不同应力路径作用下K0固结三轴压缩试验,探讨了增P、等P和减P3种应力路径条件下宁波粘土的应力-应变、孔隙水压力和强度特性,并结合试验结果分析了粘土的总应力路径和有效应力路径特性。结果表明,总应力路径和有效应力路径的变化趋势基本一致,不同应力路径下q-ε1非线性关系明显,土体呈现弱软化型;不同应力路径下土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显;应力路径对粘聚力影响较大,对内摩擦角影响不大,有效强度指标则呈相反趋势。     

质量比和阻尼比对高阻尼涡激振动的影响

涡激振动水生能源是一种可在低流速条件下利用水中涡激振动现象从周围流场中提取水流动能的新兴可再生清洁能源技术,其能量转换装置在进行能量传递和转换过程中会对涡激振动系统引入较高的阻尼,使其不同于以往研究较多的低阻尼涡激振动系统。文章建立了一个单自由度涡激振动模型,模型采用受迫振动实验得到的流体力数据,通过迭代求解涡激振动能量转换装置的动力响应,进而计算系统转换功率。通过对质量比m*和阻尼比ζ等重要参数对涡激振动响应及能量转换效率影响的细致研究,揭示出:频率锁定的发生及较大能量转换效率的无量纲流速范围主要受质量比控制;最大能量转换效率主要受质量—阻尼参数m*ζ控制,并且存在一个最优值;出现最大能量转换效率的无量纲流速与m*ζ有关,在m*ζ0.2的范围内出现最大能量转换效率的无量纲流速随质量比和阻尼比的变化而变化,而在0.2m*ζ0.7的范围内与阻尼比无关,主要取决于质量比。     

Foundation damping for monopile supported offshore wind turbines: A review

Today, an important challenge for offshore wind energy is to design efficient and reliable offshore wind turbines (OWTs). The overall damping of OWTs plays an important role in the design process as it limits the amplitude of the OWT dynamic response at frequencies near resonance. Therefore, an accurate estimation of OWTs damping is necessary for the efficient design of these systems. The foundation damping is one of the main sources overall turbine damping and is the least well understood. This paper presents a critical review of recently published studies on foundation damping for OWTs on monopiles and explains how soil damping contributes to the total damping of OWTs. It also reviews the main methods that have been used for the estimation of foundation damping in numerical and experimental studies. In addition, the importance of damping to the OWTs fatigue life is discussed. Finally, a discussion is provided on the challenges to be overcome and recommendations for the accurate estimation of foundation damping.     

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。     

敷设阻尼及阻抗失配连接下管母线振动特性分析

随着潜艇设备用电需求的提升,电力电缆的大量使用为艇内空间布置和施工带来了极大的不便。母线槽有其载流量大、重量轻、安装方便等优势特点,若能将母线槽应用于艇内馈电则可解决以上问题。但潜艇有着异于上述工程结构的工作环境,应用设计时需对其振动噪声进行控制。文章结合管型母线槽与管路的结构相似性,从敷设自由阻尼层、增加连接部位界面阻抗失配度的角度对管母线进行了结构动力性能设计;分析了敷设阻尼、粘弹夹层软连接对振动能量的吸收、阻隔效果;完成了某典型软连接形式下的振动响应计算,结果表明该抑振设计工况可使管母线的中跨段加速度总振级降低25 dB;探究了内外侧绝缘阻尼层在不同模量、损耗因子及厚度情况下对管母线振动性能的影响,为母线槽振动噪声控制提供了设计支撑。     

自动机缓冲器特性与动强度研究

自动机在射击过程中具有较大的后坐能量,这些后坐能量通过缓冲器进行消耗。为研究缓冲器主要性能参数---刚度、阻尼、预压力的变化对自动机后坐过程的影响以及最大后坐速度与摩擦力的关系,利用运动学仿真分析软件对某自动机缓冲器后坐过程与刚度、阻尼、预压力的关系进行了研究。研究表明,通过提高阻尼系数比降低刚度更能缓和冲击,且不需要延长后坐行程;考虑到共振对缓冲器活塞运动以及筒体形状精度的不利影响,利用有限元模态分析方法对缓冲器动强度与结构的关系进行了研究。分析结果为缓冲器性能参数优化设计提供参考,最终达到降低后坐冲击,提高射击精度和密集度的目的。     

Fatigue analysis of water intake risers: Hydrodynamic damping effect and a hybrid frequency-time domain method

The fatigue performance is key to the design of water intake risers (WIRs), which is a novel concept used to convey cooling water for liquefaction of natural gas at sea. To estimate the fatigue life, it is crucial to accurately predict the response amplitude of the WIRs, which is dominated by hydrodynamic damping. In operational conditions, the motion amplitudes of WIRs are usually smaller than their diameter, and thus leading to a flow regime of KC < 5. It is found in this flow regime; the hydrodynamic damping largely depends on the motion magnitude of the risers. To consider this coupling effect, a hybrid frequency-time domain fatigue analysis method is proposed, where a nonlinear stress transfer function is adopted. The hybrid method accounts for the coupling effect between the hydrodynamic damping and the structural motion. Significantly reducing the computational cost, this method provides results as accurate as that from a time domain analysis based on the relative velocity model with a constant drag coefficient. Furthermore, recommendations for further simplification of the fatigue analysis recognizing the coupling effect are given.