船用阻尼材料研究进展

介绍船用阻尼材料的常用结构,提出阻尼材料的阻尼机理以及评定阻尼效果的方法,对国内外船用阻尼材料的研究现状进行分析,明确国内阻尼材料未来的研究方向。     

基于附加颗粒阻尼控制的船用齿轮箱减振方法

为有效解决船用齿轮箱存在的振动问题,提升舰船的隐蔽性和工作性能,设计一种基于附加颗粒阻尼控制的船用齿轮箱减振方案。以某型号船用齿轮箱箱体为研究对象,采用有限元方法建立船用齿轮箱振动物理模型,对船用齿轮箱的自由状态模态和振动响应进行分析;结合齿轮箱模型振动特性分析结果,在箱体与关键结构附近布置颗粒阻尼结构。建立颗粒阻尼等效分析模型,计算弹性波传递过程中设计减振器离散体碰撞的能量耗散结果,并将所得结果与试验结果进行对比,验证该减振方法的有效性。结果表明,该颗粒阻尼结构对船用齿轮箱产生的振动辐射有明显的抑制和削弱效果。     

提高船用阻尼材料应用效果的优化设计方法

基于模态应变能法及结构动力学优化理论,研究提高船用阻尼材料应用效果的多种方法。方法1是在满足所使用阻尼材料重量相同的条件下,首先对阻尼材料进行一定百分比的开孔,与同等重量的实心阻尼材料结构相比,贴敷开孔阻尼材料的结构损耗因子得到了提高;其次,以所用阻尼材料重量为优化目标函数,在满足给定的整体结构损耗因子约束条件下,建立贴敷阻尼材料复合悬臂板优化模型。方法2主要优化设计复合板不同区域阻尼材料的厚度值。方法3则主要针对复合板不同区域阻尼材料的分布进行拓扑优化设计,得出在给定复合板前3阶模态损耗因子约束条件下阻尼材料的最佳厚度值和拓扑分布。研究结果表明:阻尼材料上一定百分比的开孔可有效提高结构减振效果;通过重量目标函数及考虑损耗因子约束的阻尼材料结构厚度优化和拓扑分布优化,可以找到满足指定减振要求下阻尼材料用量最小的结构,且拓扑分布优化效果更好。     

阻尼压筋板的振动及其辐射噪声研究

本文主要讨论了粘弹材料阻尼处理对船用压筋板结构宽频域振动响应及其辐射噪声的影响,首先通过统计能量分析的方法预测了粘弹阻尼结构的总损耗因子,并进一步探讨了由结构总损耗因子预测辐射噪声衰减量的可行性。结果表明,预测得到的结构辐射噪声衰减量与实测的空间噪声衰减量结果非常吻合,结构减振降噪效果与阻尼材料性能所对应的明显依赖关系。轻声于工程设计和阻尼材料的选用、阻尼材料的研究和开发具有重要的指导意义。     

船用基座阻尼板敷设工艺减振降噪效果分析

以降低船用基座辐射噪声为研究背景,选取某型船用基座阻尼板为研究对象,研究不同敷设工艺参数条件下的阻尼板减振降噪效果。采用模态测试方式对不同贴合率、不同厚度和不同规格的阻尼板减振降噪效果进行传递函数测试,为实船基座阻尼板敷设工艺的改进提供支撑。     

阻尼对浮筏隔振性能的影响研究

以船用浮筏为研究对象,根据浮筏有限元分析时阻尼矩阵的形成机理,计算分析不同阻尼对浮筏隔振性能的影响。结果表明,隔振器阻尼在低频段能提高浮筏的隔振效果,在中高频段则对隔振效果起负面作用;材料阻尼在低频段起负面作用;瑞利阻尼和恒定阻尼比能改善隔振效果,并且在中高频段影响更为显著,此外,恒定阻尼比能够抑制振级峰值,使振级曲线更为光顺。     

弹性层阻尼对SANDWlCH梁弯曲共振法测量结果影响分析

经典SANDWICH梁弯曲共振法测量理论由于忽略了SANDWIICH试件弹性层阻尼的影响,给阻尼材料动态力学参数测量结果引入了误差.该文首先基于约束阻尼结构弯曲共振模型,推导了考虑弹性层阻尼影响的SANDWICH梁弯曲共振法测量方程;然后分别基于经典方程及改进方程对同一试件的测量数据进行了处理,并通过对结果的比较,分析了由于忽略弹性层阻尼而给测量结果造成的影响.研究表明:忽略弹性层阻尼影响对阻尼材料损耗因子的测量精度影响更显著,并且损耗因子的测量误差对弹性层阻尼的变化也更敏感.忽略弹性层阻尼影响还会导致由无效的测量数据得到看似合理的材料参数测量结果,从而误导阻尼减振降噪结构的设计.文中研究内容为SANDWICH试件弹性层材料的选择及测量结果的评估提供了理论依据,对提高SANDWICH梁弯曲共振法测量精度及阻尼技术的有效应用具有重要意义.     

弹性层阻尼对SANDWICH梁弯曲共振法测量结果影响分析(英文)

经典SANDWICH梁弯曲共振法测量理论由于忽略了SANDWICH试件弹性层阻尼的影响,给阻尼材料动态力学参数测量结果引入了误差。该文首先基于约束阻尼结构弯曲共振模型,推导了考虑弹性层阻尼影响的SANDWICH 梁弯曲共振法测量方程;然后分别基于经典方程及改进方程对同一试件的测量数据进行了处理,并通过对结果的比较,分析了由于忽略弹性层阻尼而给测量结果造成的影响。研究表明:忽略弹性层阻尼影响对阻尼材料损耗因子的测量精度影响更显著,并且损耗因子的测量误差对弹性层阻尼的变化也更敏感。忽略弹性层阻尼影响还会导致由无效的测量数据得到看似合理的材料参数测量结果,从而误导阻尼减振降噪结构的设计。文中研究内容为SANDWICH试件弹性层材料的选择及测量结果的评估提供了理论依据, 对提高SANDWICH梁弯曲共振法测量精度及阻尼技术的有效应用具有重要意义。     

船舶结构复合阻尼材料减振性能实验研究

研制了一种自粘性复合阻尼减振胶板,在-30~60℃宽温域内,材料的平均损耗因子达到0.35。采用单点激励振动模态实验方法,研究了复合阻尼材料对船舶模型振动模态阻尼比的影响。采用动力设备运行模拟激励实验,研究了复合阻尼材料对船舶模型结构的阻尼减振效果。结果表明,粘贴复合阻尼材料后,船舶模型在500Hz范围内的模态阻尼比增加了6倍,船舶底舱结构的平均减振效果达到5dB,船舶甲板结构的平均减振效果达到6~11dB。实验研究结果对于船舶薄壁结构的阻尼减振设计具有参考价值。     

阻尼材料减振性能试验研究

介绍基于薄板阻尼复合试样的阻尼损耗因子和减振效果测量方法,开展三型阻尼材料复合试样的试验研究。分析阻尼损耗因子与减振效果测量结果之间的联系,比较不同厚度比条件下试样的减振效果,提出阻尼测量及数据处理的改进措施。     

粘弹性阻尼材料减振性能试验评估方法

为在船体结构声学设计阶段或阻尼材料研制阶段预先评估粘弹性阻尼材料的减振效果,基于锤击法,建立平板振动试验模型,引入频响函数幅值平均衰减量参数,对3型粘弹性阻尼材料复合试样分别在不同频段内的减振效果进行对比分析。结果表明：基于损耗因数和频响函数幅值平均衰减量的粘弹性阻尼材料减振效果试验评估方法能迅速在不同频段对阻尼材料的减振性能进行排序;利用频响函数幅值平均衰减量,可对耗能机理较为复杂的约束阻尼减振效果进行评估,为结构设计或研发阻尼材料提供依据。     

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.     

U型水舱结构阻尼对减摇性能影响的数值计算研究

水舱的结构阻尼是影响减摇效果的重要因素之一,目前阻尼最常用的研究方法是模型衰减试验。本文在验证了数值方法准确性的基础上,通过基于VOF方法全尺度CFD数值计算,比较了三种不同阻尼结构的水舱周期和阻尼的变化,并在此基础上进行强迫振荡模拟,对比三种结构的水舱抗摇力矩及其相位的变化,最后本文提出了一种基于数值计算的评估水舱在规则波中减摇效果的方法,结果表明该评估方法能够很好地反映阻尼结构对水舱减摇效果的影响,在水舱的设计中可作为阻尼结构的设计依据。     

某型扫雷舰主机基座阻尼结构优化研究

采用理论计算和试验相结合方法,进行基本钢结构不同阻尼处理形式的减振效果分析,通过基座阻尼结构的优化研究和基座模型阻尼结构的试验研究,选择综合效果好的阻尼结构形式。对其他动力设备基座的阻尼结构优化设计具有较好的借鉴作用。     

基于多目标遗传算法的约束阻尼柱壳结构优化

文章为了改进被动约束阻尼柱壳结构的减振特性,解决引入约束阻尼的合理分布问题,提出了一种基于多目标遗传算法的优化设计方法。建立了以振动模态的前两阶损耗因子和引入约束阻尼材料总质量比为优化目标,以约束层、阻尼层厚度和粘弹性材料剪切模量为设计变量的多目标函数。利用遗传算法对 Pareto 最优进行优化选择,避免了对目标函数值的直接计算。通过分析和比较优化前后结构的模态振动频率变化以及幅频响应,表明引入质量太多会影响柱壳结构固有特性,而优化后结构能够避免太多的质量引入,并且具有更好的减振效果。     

HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料的研制和应用

通过HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料的研制,提高阻尼性能和施工工艺性能。该研究优化了阻尼层和约束层的组分体系,提高了约束-阻尼复合损耗因子,找出了增宽高低温区的规律,使HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料实现了高性能、宽温域和施工的方便性。HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料综合性能和技术已达国际先进水平,对提高舰船安静性和舒适性具有重要作用,满足现代化高科技战争对舰船的隐身性要求。     

复合阻振技术在舰船支撑结构中的应用研究

基于质量阻振机理,分析了阻振质量偏置安装及空心阻振质量结构对阻振性能的影响,提出了综合质量阻振与阻尼减振的支撑结构复合阻振技术。采用FE-SEA法,建立了支撑结构至圆柱壳体的振动传递及声辐射特性分析模型。对比了支撑结构底部阻振、四周阻振和双层阻振的阻振性能,分析了在支撑结构表面粘贴阻尼材料的减振降噪性能。结果表明,双层阻振比单层阻振、约束阻尼比自由阻尼的减振降噪效果更加明显,复合阻振技术比单独减振设计的减振频率更宽,减振效果更好。复合阻振技术对支撑结构的减振设计具有工程应用价值。     

采用隔声、阻尼包敷降低管道辐射噪声

为了降低管路系统引起的水下辐射噪声，采用了多种振动声学防护措施，其中管路包敷是防护措施之一。介绍几种隔声、阻尼包敷的结构形式及包敷材料，通过对比相关的实验数据，发现合理的结构形式与材料的组合，对管道进行包敷处理后，其辐射噪声明显下降。管道包敷的工艺严谨，要求繁多，对其进行了相应的研究。