冷水机组的振动预测及机架优化

为满足国家CCS认证以及IMO要求,船用冷水机组在前期设计中需要对其振动特性进行预测。如果振动超标,可以在加工制造之前进行合理设计改进以满足实际要求。文章结合振源测试和三维有限元分析的方法,在难于得到冷水机组整机频响函数的情况下,仅对振源压缩机进行弹性条件下的振动测试,将载荷识别用于振源,并以此为激励力,进行整机的振动预测,并给出改进建议。该方法可用于船用空调设备等的前期振动预测,进而提出改进策略。     

36m全回转拖轮船体结构振动特性

基于有限元法建立36 m全回转拖轮船体结构的超单元模型,分析船体结构振动模态。讨论拖轮的主要振源,根据经验公式确定振源的激励频谱。以会议室、船员室、驾驶室作为主要分析舱室,对其进行振动响应计算,实验结果表明其计算误差在3.1 dB以内。利用聚氨酯对会议室进行阻尼减振,计算表明减振效果约为10 dB,为拖轮舱室局部结构的振动控制提供参考。     

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。     

船舶海水管路系统振动特性计算与分析

为系统性地分析船舶海水管路系统的振动特性,采用有限元法建立泵组-隔振器-挠性接管-管段-支承-管路附件系统的频率域计算模型。以某海水管路系统为研究对象,通过数值仿真计算分析系统固有振动特性和振动传递特性。结果表明,挠性接管刚度对泵组-管段之间的振动传递比较关键,当其低于1/10的振源泵组隔振器刚度时,传递至管段的振动大幅衰减;优化管路附件、支承结构等可使管段弯曲振动频率避开泵组的低频激励频率,对抑制特定频段的振动传递比较有效。     

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.     

基于非线性波调制CFRP板冲击损伤的检测研究

文中用非线性波调制法检测CFRP板中由钢珠冲击产生的损伤;通过压电晶片CFRP板中激励低频振动和高频载波,研究冲击损伤、振动、波之间的相互作用;采用损伤指数评价板内不同程度的冲击损伤,分析非线性波调制强度的影响因素.结果表明在冲击作用下CFRP板内非线性波调制强度逐步增强,损伤指数与冲击次数成指数衰减规律;检测时应尽可能提高低频振动激励电压以提高非线性波调制法对微损伤的检出能力.     

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。     

实船振源的频谱分析综合法

本文中提出了“振源分析”的一种系统及方法。该项研究以实船振动测试为基础,与理论分析和计算相结合,构造了“实船振源分析”的设备系统及识別的方法。涉及的方面有振源调查与分析、螺旋桨激励与尾部响应的频谱分析、尾部振动的传递函数与相干分析、船体抛锚激振与主机调速激振试验、船体梁与尾部空间舱段的固有频率计算。本文并通过对某实船的尾部振动分析,阐述了该系统、方法的实际应用。     

刚塑性板在柱状炸药接触爆炸载荷作用下的花瓣开裂研究

将薄板在接触爆炸载荷作用下的变形分为花瓣开裂之前和花瓣开裂之后两个阶段进行分析.利用Hamilton变分原理得到了花瓣开裂瓣数和花瓣翻转的曲率半径.分析中考虑了系统动能在运动过程中的变化对结果的影响.通过花瓣的旋转曲率半径实现了花瓣动能、弯曲能和断裂能之间的耦合.得到了装药量与破口之间的关系,计算结果与试验结果吻合较好.     

挠性接管布置对管路系统振动特性的影响分析

在实际管路系统低噪声安装施工中,由于受船舶安装空间因素的限制,振源附近通常没有位置安装挠性接管,此时往往会改变挠性接管的安装位置。由于挠性接管安装位置改变,管路系统振动特性也随之改变。针对以上问题,建立安装有挠性接管管路系统的有限元模型,改变挠性接管安装位置,计算指定点在单点激励下的振动特性,最后进行实验验证。结果表明:尽管理论上挠性接管的布置应尽量靠近振源,但在实际安装过程中,若安装空间不允许,可根据空间位置适当调整挠性接管与振源的相对位置,实验证明合理地调整其安装位置对管路系统振动噪声控制影响较小。这一研究将为管路系统挠性接管的低噪声安装提供实践参考和理论依据。     

柴油机气缸爆炸冲击引起的船体振动和水下噪声的有限元／边界元分析

关于柴油机的振动从基座到船体结构传递预测已经展开大量的研究，尤其是应该了解气缸爆炸在柴油机激励引起的船体振动以及水下辐射噪声中的重要性。在模拟柴油机激励引起的船体振动响应采和了有限元法，通过多自由度隔振分析，考察机架横向支撑刚度在振动传递中的作用。为计算船体水下辐射噪声，基于有限元解出船体振动速度响应，提供船体边界元模型的分析。结果表明：1）气缸爆炸引起的作用在柴油机机架上的激励，会比活塞往复运动产生激励引起更大的船体振动响应和水下辐射噪声级；2）机架支撑刚度在柴油机振动传递到船体过程中起着重要的作用，尤其是当频率升高时其作用更为显著；3）忽略气缸爆炸激励部分在某些情况下会导致对船体振动的过高估计。     

齿轮箱弹性隔振时的推进装置模态分析研究

随着推进主机隔振性能的提升,齿轮箱已成为影响船舶声学性能的重要振源,因此需要采取隔振措施以减小其向船体传递的能量。弹性隔振技术可以改善齿轮箱的振动性能,但是挠性传动部件将导致齿轮箱与推进主机隔振系统之间产生振动耦合,从而增大对推进装置进行模态分析的难度。以某船推进装置为研究对象,基于多刚体动力学理论,推导了计及齿轮箱与推进柴油机隔振系统之间振动耦合特性的推进装置整体隔振系统运动微分方程,并进行了模态分析。结果表明,计及隔振系统之间振动耦合的模态分析结果与两个隔振系统单独进行模态分析的结果存在显著差异,证明了齿轮箱弹性隔振时建立推进装置整体隔振系统分析模型的必要性。最后,对该推进装置的设计和使用进行了评估和建议。     

敷设去耦层水下简支撑板的振动特性

将去耦层等效为弹性元件,利用简正模式法推导出重流体作用下敷设去耦层的有限薄板在点激励下的均方速度和干面均方速度插入损失。理论分析得出,在低频区域(k0a<<1),去耦层对板的振动影响较小;在高频区域(k0a>>1),敷设去耦层后板的振动趋向于真空中的振动,因此敷设后板的振动相对未敷设的板是放大的。随着去耦层的阻尼因子增加,放大现象减弱。     

冰区航行船舶推进轴系扭转振动研究

本文以低速柴油机船舶推进轴系为研究对象,在对4叶螺旋桨单片桨叶与冰块相互作用激励力矩时域曲线基础之上,得到螺旋桨与冰块作用的总激励力矩时域曲线和频域曲线；采用集总参数法和系统矩阵法分别构建轴系振动模型和振动方程,对未考虑冰载荷和考虑冰载荷激励力矩作用下进行了轴系振动理论计算；同时通过实船测试验证了未考虑冰载荷激励力矩作用时振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。     

谐振面力作用下的无穷大双周期加筋板的振动响应分析

文章主要研究了流体负载下的无穷大双周期加筋薄板,在周期谐振力作用下的振动响应。假设薄板和加强筋只存在法向力的作用,通过薄板和加强筋的位移连续条件,以及格林函数及傅立叶变换公式的应用,建立了频域内双周期加筋薄板的振动位移方程。利用空间波数法,将加筋薄板的振动位移表达为波数分量的迭加形式。通过数值计算的方法对波数分量进行求解,最后通过方程的傅立叶逆变换,得到了加筋薄板的振动方程。数值计算的结果表明文中的计算方法收敛速度快。     

多激励下舰船“声平衡”特性分析

以舰船流固声耦合理论为基础,基于势流理论,开发了工程化的舰船湿模态附连水质量三维计算程序,将计算值与理论值、经验值及有限元数值解进行对比分析,验证了程序的有效性和合理性。在此基础上,提出了一种计及流固耦合效应的舰船＂声平衡＂分析方法,研究了船—机—桨多点激励下船体—基座—设备间的耦合结构振动和水下声辐射。结果表明：舰船艏部自噪声随振源相对位置变化出现峰谷交替的趋势,通过优化主机位置可以降低艏部自噪声;舰船主辅机选型应充分考虑船体—基座—设备之间以及设备间的声匹配,兼顾多点激励力幅比和激励频率比。     

船舶齿轮箱用磁流变弹性体动力吸振器的仿真研究

船舶齿轮箱是船舶动力装置的重要传动装置,同时齿轮箱振动又是船舶振动的主要振源之一。因此,对其安装有效的吸振装置很有必要。本文设计了一款用于齿轮箱吸振的磁流变弹性体动力吸振器模型,通过ANSYS软件对其进行不同激励电流下的模态分析和热力学分析。结果表明,该吸振器拥有较宽的移频特性,能够有效控制齿轮箱的振动,同时该模型在强制对流工况下工作性能较好。     

舱壁对圆柱壳振动声辐射影响研究

文章研究了加舱壁构成的多舱段圆柱壳的振动声辐射特性。壳体振动基于薄壳控制方程,舱壁振动分别考虑相互独立的面内伸缩与面外弯曲振动,建立用阻抗矩阵表示的壳体振动和辐射声功率解。通过数值计算研究舱壁对共振声辐射的影响,讨论舱壁个数、厚度及激励力位置对辐射声功率的作用,并分析舱壁作用机理。针对舱段长度与壳体直径之比在1.5到2.0之间的情况,计算结果表明,舱壁附加机械阻抗的作用导致壳体模态频率向低频移动,但基本不改变低频共振辐射的状态。多道舱壁在高频段降低壳体的均方振速,增加辐射效率,但对辐射声功率影响较小。激励力位置对低频共振辐射产生较大影响,特别是谷值变化可能高达10dB。舱壁的作用主要由其伸缩振动引起,因为伸缩振动产生的径向力的声激励效率最高。     

激励力对双层圆柱壳声辐射性能的影响

研究了不同激励力对流场中敷设阻尼材料的有限长加筋双层圆柱壳的振动和声辐射性能的影响.壳体的振动用Fkügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,壳体受到的激励力可以归结成轴向力、周向力、径向力、轴向弯距、周向弯距和扭矩的作用,点激励用δ函数表示,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示.在数值分析部分,讨论了六种不同性质激励力、两个力联合作用以及阻尼材料对双层圆柱壳的辐射声功率和表面振动速度级的影响.得出结论:同一位置受单位力激励时,Mx 激励的声功率最高,F.居第二,F.最低;联合激励力产生的辐射声功率级和外壳振动速度级比单个力激励时都要大;阻尼材料能有效地抑制壳体的辐射噪声.     

船舶推进轴系纵横耦合振动响应分析

文章针对船舶推进轴系多质量、多弹性支撑的工程实际结构,运用有限单元法,基于带弹性支撑、集中质量的纵横耦合振动梁单元的非线性刚度矩阵及质量矩阵,建立了结构有限元动力学分析模型,计算了其动态响应位移及幅频特性曲线,并对响应结果进行了分析;由于纵横耦合振动存在着较强的耦合作用,其动态响应位移比无耦合作用下的位移大,在频域上有更多的激励频率分量;因此,在设计时系统的固有频率不仅要避开激励频率,同时要避开纵、横激励频率的线性组合;文中还研究了在不同激励力幅值和不同激励频率下船舶轴系耦合振动的非线性响应的影响规律。计算分析结果对船舶推进轴系的设计具有一定的指导借鉴意义。