复合材料舵与钢质舵振动特性对比试验研究

对复合材料舵和传统钢质舵的振动特性进行试验研究和对比分析。通过设计相关试验模型,对复合材料舵和钢质舵的前三阶固有振动模态及10 Hz~1 k Hz频段内结构的动态响应进行测试,并对试验结果进行对比分析。研究结果表明:复合材料舵与钢质舵的模态振型基本相同,但复合材料舵所对应的固有频率高于钢质舵;同时,在白噪声激励载荷作用下,10 Hz~1 k Hz频段内,复合材料舵整体加速度总级较钢质舵降低可达15 d B,且复合材料舵在局部壳板振动抑制方面明显优于钢质舵。本文研究将为复合材料舵的优化设计和工程应用提供参考和指导。     

复合材料舵与钢质舵振动特性对比试验研究

  目的  舰船舵体结构在舰船航行中不可避免地会发生振动,有必要通过合理的优化设计来使舵体结构的一阶固有频率避开其工作频率。  方法  为此,从3个方面讨论复合材料舵一阶固有频率的优化设计问题,基于有限元软件ABAQUS完成复合材料舵的仿真分析,并在给定初始设计参数后再计算初始的一阶固有频率。首先,开展骨架布局的规律分析,通过对照10组骨架布局形式下的固有频率大小,确定较优的骨架形式;然后,基于Isight优化软件,运用梯度算法NLPQL对纵、横骨架厚度进行优化分析;之后,同样采用Isight软件,基于LSGRG算法对蒙皮的铺层厚度进行优化;最后,通过对照10种铺层顺序形式,确定较优的铺层顺序。  结果  优化计算结果显示,复合材料舵的一阶固有频率相比初始方案提升了169.19%,同时重量下降了16.63%。  结论  表明所采用的优化思路和方法对于复合材料舵一阶固有频率的优化是可行的,并能获得令人满意的设计方案。     

复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性

采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结构阻尼是后者的4倍左右。计算二者在流域中的湿模态,铜桨的前四阶湿模态固有频率比干模态减小18%~33%,碳纤维桨减小54%~64%。研究铜桨和不同铺层碳纤维桨之间的振动特性,得出有利于减轻振动的纤维铺层方式,优选出的碳纤维桨总振动加速度级(TAL)比试验用碳纤维桨降低2 dB。     

隐身夹芯复合材料舵振动特性研究

对声隐身夹芯复合材料舵进行壳板和整舵的结构形式设计;应用有限元软件MSC. Patran和MSC.Nastran建立声隐身夹芯复合材料舵和钢质舵模型,进行模态计算,得到夹芯舵和钢质舵干湿模态下的各阶固有频率和振型;与局部壳板小模型的振动模态进行比较,分析两种模型不同的振动规律.比较两种舵结构的模态节线图,分析格舵的弯曲、扭转及耦合振动模态.结果表明:隐身夹芯复合材料舵固有频率低于钢质舵,且振型主要为整体弯曲、扭转振动,壳板局部振动较小.     

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。     

复合材料舵水动力载荷等效施加方法及试验研究

针对复合材料舵水动力载荷的等效施加方法及可行性进行了理论和试验研究。以复合材料双支承舵、悬挂舵为研究对象,以舵叶载荷特性及变形特征为依据,提出了两型舵叶的水动力载荷试验等效施加方法,即双支承舵采用单面多块、悬挂舵采用单面单块加载;并通过有限元仿真分析,分别对两型舵叶在等效载荷与实际载荷作用下的位移、应力分布规律进行对比,验证了载荷等效方法的合理性;进而,制作复合材料悬挂舵模型,并开展了等效载荷下舵叶静强度、刚度特性试验研究,对等效载荷施加方法的可行性进行了验证。     

降低舰用舵的振动烈度

介绍在舵板上开孔以降低舵的振动烈度。实验表明采用此种方法可降低舵的振动烈度6－7dB，此方法对原有舵的流体动力特性未产生影响，不会改变舵整个功能的有效性。     

船舶尾板振动性能研究

船舶尾板能改善艉部伴流,是提高船舶航速的有效措施之一。本文通过应用有限元法和流体边界元法对船舶尾板的振动性能作较全面的分析研究,从而了解尾板自身的振动特性以及尾板对船体结构振动响应的影响,为尾板的设计提供结构动力性能方面的依据。     

振动舵对鱼雷运动影响分析

鱼雷操纵运动研究中广泛引用布莱恩(Bryan)的"缓慢运动"的假定,但鱼雷操舵过程中存在局部急剧运动的现象,此时"记忆效应"的影响必须考虑.本文通过理论、试验以及实雷运动辩识相结合的方法,确定了鱼雷振动舵的水动力特性,并开展鱼雷操纵运动特性的预报,结果表明振动特性对舵水动力影响明显,鱼雷在剧烈操舵过程中"记忆效应"应引起足够重视.     

液压管路振动特性研究

本文研究了液压管路在内流作用下的振动特性,通过建立管路振动的数学模型及数值求解得到该系统的固有频率和振型.确定了该管路系统振动的主要原因是发生了共振.探讨了避免共振的有效方法.并进一步探讨了内流速度、压力及其波动对固有频率的影响.     

船舶总体振动计算方法与实船振动测试技术研究

由于精品船型93000t 散货船首次设计建造,为确定该船型的固有频率及振动响应,以决定是否安装平衡补偿器,本文应用有限元法对93000t散货船进行船体总振计算,得出局部结构的振动响应值超出相应的振动标准,并根据求得的振型节点确定了平衡补偿器的安装位置。同时对93000t散货船的振动响应进行实船测试,与数值仿真计算值进行比较,确定计算精度,从而总结出一套计算船体振动的可靠方法,并且对安装平衡补偿器的效果进行实船测试,确定安装该装置的必要性。     

圆柱壳振动噪声研究与控制的研究综述

圆柱壳是潜艇、飞机、火箭以及轨道列车的主要结构,对圆柱壳振动噪声的研究与控制具有重要军事、政治与经济利益.本文对关于圆柱壳振动噪声的研究与控制工作进行了分析与归纳,并对未来的研究趋势进行了合理预测.     

某货船舵系修理实践创新与研究

对某船舵系的修理过程、修理工艺进行了详细的叙述,介绍了某些关键工序中新工艺的创新使用,并对其效果进行了验证,以便今后在货船舵系修理中借鉴。     

9000t成品油船局部振动评估及改进方法

船舶局部振动是结构设计过程中的一个重要参考指标。局部振动不但危害船员的身体健康,影响船上设备的正常工作,过度的振动会引起结构的疲劳破坏。因而在船舶设计初期,准确计算和预报船体结构的局部振动特性并有效控制有害振动,提高船舶设计水平具有重要意义。本文首先研究采用有限元法分析船体局部振动时需要考虑的技术因素和计算方法,并应用该方法对9 000 t成品油船的自由振动和受迫振动进行分析研究以评估其振动情况,对振动过高区域进行通过改变局部结构方式达到减振目的。     

扭曲舵水动力数值计算和自航约束模试验测量研究

建立了桨后舵水动力的CFD数值计算方法,对两种舵的压力分布和舵力进行了比较,结果显示扭曲舵可以明显减小0°舵角时舵上的横向力和舵轴扭矩。在拖曳水池中进行了自航约束模舵力测量试验,对扭曲舵和普通舵的舵力进行了测量,试验结果也表明,在0°舵角时,扭曲舵上的受力状态得到明显改善。将舵力的数值计算结果与试验结果进行比较,两者有较好的一致性,说明建立的数值计算方法可以对桨后舵舵力进行较好的模拟计算。     

方钢对舰船结构噪声的传播与阻隔机理分析

为对结构中的振动波传播,特别是遇到阻隔质量时的传播规律进行研究.首先介绍振动波的产生、传播和表述方法,然后利用波动理论,分析振动波在传播过程中遇到阻隔质量时的透射、反射规律.最后得到隔振质量对板结构中振动波的隔振度的表达式,并且推导出阻隔质量的隔振度随着振动波频率,以及随着阻隔质量的高度h的变化规律.