不同安装环境下机械设备振动激励特性的转换关系研究

针对由机械设备、隔振器和基座结构组成的有限数量点接触的线性离散机械振动系统，阐述了机械设备传递给基座的结构声功率、机械设备振动自由速度、隔振器的传递阻抗、机械设备和基座结构的机械导纳等计算结构声功率所需的参数，再基于导纳和能量流推导出机械振动系统结构声功率的估算公式，最后利用机械设备振动源特性描述参数，建立不同安装状态下的机械设备振动激励特性的转换关系，并对估算值与试验测量值进行对比分析，说明该方法能满足工程精度要求。     

基于有效点导纳的机械设备激励特性的转换关系研究

针对机械设备安装到位后的振动预估问题,提出了一种基于有效点导纳的机械设备激励特性的转换方法。首先通过有效点导纳法将多点安装设备简化为多个单点安装设备,简化各个机脚之间的耦合作用;然后用自由速度作为设备的激励特性参数,建立不同安装基座的机械设备激励特性的转换关系;最后用弹性安装的电机进行了实验验证,将转换后基座振速的估算值与测量值进行对比分析。结果显示频率在20~1 000 Hz之间时,估算值总级的误差小于3 dB,表明该转换关系能够有效预估机械设备安装到位后的振动。     

舰船机械设备振动激励特性测试方法研究

以自由速度作为描述振源激励特性的参数,通过对机器-隔振器-基座系统的分析,得到了作用于基座结构的激励力与机器自由速度之间的关系.以自由速度作为输入参数,计算加肋圆柱壳模型的受激振动响应,计算值与试验值一致,表明以自由速度表征机械设备振动特性及其作为激励力计算输入参数是合理的.最后还归纳了测量机器自由速度的安装条件.     

机械设备对基座激励力估算方法研究

目前工程问题中,各种机械设备繁多,通过实测途径直接获得机械设备对基座的输出激励力有较大的工程难度,因此工程中往往采用间接估算方法.基于有限元法和导纳法的基本原理,在空气中壳体结构有限元数值计算模型上加载单位力进行分析计算,得到壳体结构内部机械设备各机脚之间的加速度导纳复矩阵,利用机械设备的实测机脚加速度数据,由导纳法的基本原理,间接估算出机械设备对基座的输出激励力;并将估算得到的激励力加载在原有限元模型中设备对基座的激励点处,计算得到壳体表面的响应数据,并与壳体表面的实测响应数据进行对比分析,结果表明该间接估算方法可行,具有一定的工程应用价值.     

机械设备对基座激励力估算方法研究

目前工程问题中，各种机械设备繁多，通过实测途径直接获得机械设备对基座的输出激励力有较大的工程难度，因此工程中往往采用间接估算方法。基于有限元法和导纳法的基本原理，在空气中壳体结构有限元数值计算模型上加载单位力进行分析计算，得到壳体结构内部机械设备各机脚之间的加速度导纳复矩阵，利用机械设备的实测机脚加速度数据，由导纳法的基本原理，间接估算出机械设备对基座的输出激励力；并将估算得到的激励力加载在原有限元模型中设备对基座的激励点处，计算得到壳体表面的响应数据，并与壳体表面的实测响应数据进行对比分析，结果表明该间接估算方法可行，具有一定的工程应用价值。     

加载条件下基座导纳测量的误差分析

裸基座导纳是隔振设计的重要参数，但工程中常需要在设备安装状态下测量基座的导纳，这会给基座导纳测量带来误差。对单个安装点的情况(低频时成立)从理论上证明，这种误差在某些条件下可以忽略。即设备刚性安装时基座阻抗应远大于设备机脚阻抗；弹性安装时若基座阻抗远大于隔振器阻抗，则在远大于设备安装频率的频段可忽略误差；若基座阻抗远大于机脚阻抗，则在设备无共振的频段可忽略误差。这些条件在工程中比较容易得到满足，因此结论对工程中导纳的测量有实际指导意义。     

设备安装对基座导纳测量的影响研究

裸基座导纳是隔振设计的重要参数.工程中常需要在设备安装状态下测量基座的导纳,这会给基座导纳测量带来误差.本文针对单个安装点的情况(低频时成立)从理论上证明了这种误差在某些条件下是可以忽略的,即设备刚性安装时基座阻抗应远大于设备机脚阻抗;弹性安装时若基座阻抗远大于隔振器阻抗,则在远大于设备安装频率的频段可忽略这种误差;若基座阻抗远大于机脚阻抗,则在设备无共振的频段亦可忽略这种误差.这些条件在工程中比较容易得到满足,因此本文结论对工程中导纳的测量具有实际指导意义.     

机械设备振源三向激励力测试方法

机械设备传递到船体上的激励力对船舶结构振动噪声预报有着重要意义。对于弹性安装的设备,提出采用基于隔振器阻抗特性的激励力间接测试方法和基于三向力传感器的直接测试方法。以小型柴油机为实验对象,用PCB三向力传感器直接测量柴油机机脚通过隔振器传递到基座的激励力,提出力传感器噪声干扰的抑制措施。实验结果表明,三向激励力间接测试值的误差小于3 dB,保证了测试精度,可作为准确值验证间接测试方法,在工程中采用间接测试方法完全可以代替直接测试方法。     

水下航行体机械噪声的工程预报方法

本文针对机械设备、隔振装置、基座、壳板以及水介质组成的声学系统,讨论了机械设备传输给壳体的结构声功率,以及计算结构声功率所涉及的设备振动强度——自由速度、隔振装置的传递函数和基座面阻抗。又综述了给定输入声功率下,壳体振动响应空间均方值的计算方法,以及辐射效率和模态密度的估算公式,形成了航行体机械设备产生的水下噪声的全过程预报方法,并对第一个环节得出了开展相关研究的建议。     

基座对隔振器机械阻抗的影响研究

文章建立了含基座影响的隔振系统阻抗与振动功率流分析模型,分析了设备基座对隔振器机械阻抗的影响,提出了一种改进隔振器阻抗参数测试方法,以解决阻塞法测试阻抗参数过程中未考虑设备基座影响的问题。分别采用阻塞法与改进方法获得了隔振器的阻抗参数,并利用隔振系统的传递功率流对两种方法进行了对比验证,计算结果证明了改进方法的有效性。改进的阻抗参数测试方法考虑了基座对隔振器机械阻抗的影响,能够获得与其在实际结构中的阻抗特性更为一致的结果。     

基于TPA的管路振动贡献量分析

针对工程实际中管路振动贡献量难以定量分析的问题,引入传递路径分析法(TPA)。通过测量各路径的频率响应函数、各安装点和评估点的响应以及估算激励力,进行传递路径分析,进而得到设备与管路各自的贡献量。通过用某型海水泵进行实验,验证了该方法的准确性。实验结果表明,在40～200 Hz频段内,采用该方法得到的响应计算值与测量值误差小于3 dB,满足工程实际要求。     

浮筏隔振系统有限元模型中基座的等效方法

在浮筏隔振系统中,由于实际基座模型和边界条件比较复杂,其有限元模型通常难以建立。提出基座的等效方法,首先测试基座安装点的原点导纳和传递导纳,然后根据有效点导纳的方法,将各安装点之间的耦合进行简化,将基座等效为多个独立的支撑单元,构成浮筏隔振系统完整的有限元模型。建立等效的浮筏隔振系统有限元模型,估算等效前后两种浮筏隔振系统有限元模型的隔振效果,等效模型的计算结果与参考模型较一致,不论是振级落差的总体趋势还是峰值点,都比较吻合,计算出的振级落差总级相差1.5 dB左右,可以满足工程实际要求。     

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。     

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.     

弹性系统设备振动与基础阻抗特性关系分析研究

采用四端参数法分析弹性系统振动速度响应系数与基础阻抗之间的关系,建立在非刚性基础条件下设备振动响应的数学模型,并绘制了相应的曲线族,最后还对分析结果进行了总结说明.计算结果对于预估机械设备的振动响应量级、解决弹性系统隔振效果评定等问题具有重要的参考价值.     

弹性安装设备等效总激励力的计算方法研究

针对弹性安装条件下多机脚设备总激励力估算繁琐的问题,提出一种设备等效激励力的计算方法。该方法将弹性安装的多机脚设备等效为只有一个机脚支撑的设备,将原有的多个隔振器简化为一个具有有效总阻抗的隔振器,利用原机脚隔振器上下端的响应与隔振器的有效总阻抗估算出的激励力,即可等效为该设备的总激励力。为验证该方法的准确性,利用该方法对某船用设备振动激励力进行估算。实验数据分析表明,在临界频率以内,可以忽略隔振器之间的耦合,估算值与实际测量值之间的误差小于5 dB,满足工程要求。     

水下加肋双层圆柱壳体的振—声传递路径分析

简要介绍了有限元声振耦合和结构振-声传递路径分析(TPA)的基本理论。基于CAE技术建立了TPA模型,通过ANSYS声振耦合的谐响应分析,获得水下双层圆柱壳体振动响应和声场中的声压响应,利用矩阵条件数曲线优选测点位置,并结合奇异值修正的方法改善频响函数矩阵病态问题,求得振源的耦合激励力和振—声频响函数。由自编TPA程序计算得到两个振源作用下目标点的合成噪声响应与ANSYS实际计算吻合很好。利用频谱贡献云图、矢量叠加图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,基于CAE方法的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法具有精度高、易操作、成本低等优点,对潜艇的优化设计、运行管理、针对性的维修均具有十分重要的意义。     

模态机械阻抗综合法及其在柔性隔振系统中的应用

模态机械阻抗综合法(MMISA)是近年发展起来的一种新的子结构振动分析方法.它能求解含弹性部件系统的振动问题,同时克服了以往在动态子结构分析中由于各子结构自由度数不同而带来的困难,是传统机械阻抗综合法的推广.本文研究分析复杂隔振系统力学建模的模态机械阻抗综合法和其在振动分析中应用,通过浮筏隔振系统算例,讨论了弹性体模型和刚体模型的计算结果.     

结构动态响应计算的模态综合技术

本文把结构动态特性计算的模态综合超单元法拓广至结构动态响应的计算领域。由于结构模态对阻尼矩阵的非正交性带来的耦合阻尼项连成了响应计算的困难,文中采用了保持主对角项阻尼的响应运算,然后根据虚功原理对结果进行了耦合项阻尼的修正。