船舶主推进轴系纵向振动的弹性波解析研究

以采用直接传动形式的船舶主推进轴系为研究对象,将其模化为多级阶梯轴连续弹性体模型。基于纵向弹性波理论,由相邻均匀轴段之间的力和位移连续条件推导各均匀轴段纵向振动波幅系数的传递关系,结合边界条件对主推进轴系的纵向振动进行分析。以文献中讨论的一个舰船推进轴系作为验算实例,理论计算值与实测值吻合较好。在此基础上,推导了主推进轴系纵向振动无量纲频率方程,并讨论相关参数对其第1阶固有频率值的影响。研究结果可为主推进轴系的动态设计提供参考。     

流体中弹性板声辐射阻尼研究

针对空气和水两种介质,分别研究弹性薄板的几何参数及激励位置对声辐射阻尼的影响。采用的结构振动与声场耦合的数值求解方法——有限元/流体边界元（FEM/BEM）法进行推演以及讨论结构与流体数值模拟单元。从能量的角度定义弹性板声辐射阻尼,取得声辐射阻尼的数值计算公式。利用文中的数值模拟方法对弹性例板声辐射阻尼进行计算。通过对弹性板声辐射阻尼数值模拟结果的分析认为,水中弹性板振动的声辐射阻尼远大于空气中的声辐射阻尼;相同外加激励载荷作用下,弹性薄板的板厚对相应声辐射阻尼几乎没有影响;随着板边长尺寸的增加,板的声辐射阻尼也有增大的趋势;板声辐射阻尼不随激励位置的改变而改蛮。     

流体中弹性板声辐射阻尼研究

针对空气和水两种介质，分别研究弹性薄板的几何参数及激励位置对声辐射阻尼的影响。采用的结构振动与声场耦合的数值求解方法——有限元／流体边界元（FEM／BEM）法进行推演以及讨论结构与流体数值模拟单元。从能量的角度定义弹性板声辐射阻尼，取得声辐射阻尼的数值计算公式。利用文中的数值模拟方法对弹性例板声辐射阻尼进行计算。通过对弹性板声辐射阻尼数值模拟结果的分析认为，水中弹性板振动的声辐射阻尼远大于空气中的声辐射阻尼；相同外加激励载荷作用下，弹性薄板的板厚对相应声辐射阻尼几乎没有影响；随着板边长尺寸的增加，板的声辐射阻尼也有增大的趋势；板声辐射阻尼不随激励位置的改变而改蛮。     

非线性Lamb波混频法及板中微裂纹的检测

对金属板结构使用过程中产生的微裂纹进行非线性Lamb波混频检测的相关研究.用压电晶片在铝板中激励Lamb波,选取合适模态的Lamb波与微裂纹间的非线性相互作用,并用损伤指数评估非线性Lamb波混频强度与裂纹相互作用间的关系.在板上不同位置布置压电晶片,分析影响非线性Lamb波混频强度的因素.实验结果表明,S_0模态的Lamb波与裂纹相互作用时,差频信号比和频信号明显;同时混频的强度受波强度、波入射方向以及衍射角等因素影响.     

弹性钢索中纵波与弯折波的耦合作用研究

针对目前研究弹性钢索中应力波传播规律时忽略纵波与弯折波相互作用影响的问题,文章从理论研究的角度介绍了纵波与弯折波相互耦合作用的机理和计算方法,并采用该方法进行了弹性钢索四次冲击应力的分析计算。结果显示,计算结果与文献中试验观察现象一致,从而验证了该计算方法的有效性。     

波浪作用下弹性板的水动力响应

为准确预报聚焦波作用下弹性板的非线性动力响应,充分掌握极端波浪条件对超大型浮体动力响应的影响,选用一种基于离散模块-梁单元的水弹性分析方法,对弹性板在规则波和聚焦波作用下的不同响应特性进行研究。同时,开展水槽模拟试验,并将试验结果与理论结果进行对比,验证该水弹性分析方法的有效性。试验结果表明：基于离散模块-梁单元的水弹性分析方法在超大型浮体动力响应分析方面具有良好的准确性和简便性;在规则波作用下,随着规则波波陡和波长的增加,弹性板响应幅值增大;在聚焦波作用下,谱峰波长和最大波幅对弹性板响应的峰值和谷值有显著影响。     

基于模型试验与三维水弹性理论的船舶波激振动响应研究

船体波激振动使得船体结构中产生高频、持续和具有一定幅值的振动应力,可能引起结构发生严重的疲劳损伤,因而对船舶结构的安全性带来严峻的挑战。文章以一艘大型LNG船为研究对象,采用三维线性水弹性理论与水池模型试验方法对船舶波激振动响应进行了比较分析,研究了规则波与不规则波中的波激振动特性。改变该LNG船的刚度,并保持船型、重量分布等其它主船体特征不变,在模型试验和理论计算中探讨了刚度对波激振动的影响。通过两种刚度船体梁的模型试验与理论计算结果的比较分析,给出了波浪周期和船体刚度的变化对波激振动影响的几点结论。     

基于弹性波理论的深水吊缆非线性运动研究

针对深水吊缆非线性运动特性,基于弹性波理论建立了吊缆的动态模型,推导出吊缆的非线性运动方程,采用有限差分方法进行求解,与文献的试验值比较,结果吻合较好,验证了求解方法的准确性和可靠性;以谐波运动作为初始激励,计算不同水深时的吊载垂向运动响应并进行频谱分析,结果表明吊载的垂向运动响应时历为明显的非线性运动;同时给出了缆长4 500 m和3 000 m吊载处的垂向位移的计算结果,发现随着激励周期增加,3 000 m时吊载处的垂向位移幅值要大于4 500 m,且相差程度越来越大。     

VLCC在波浪中弹性响应的理论与模型试验研究

商船的大型化发展使得船长变得越来越长.这将导致大型船舶在大洋中航行时船体梁产生由于流固耦合作用引起的波激振动和砰击颤振.文章采用模型试验和理论预报方法研究了一艘VLCC在满载和压载条件下的低频和高频垂向波浪载荷响应特性.试验模型长度超过6m,采用两根非均匀截面梁来连接模型分段,并在分段处测量模型横剖面处的垂向弯矩.理论计算采用二维非线性切片理论和三维线性水弹性理论,预报结果和模型试验结果进行了比较.分析发现船体梁的波激振动易在小波高和低波浪周期下发生,尤其是船体梁的两节点垂向湿谐振频率为遭遇波浪频率整数倍的时候.波幅增大后,船体梁还将发生砰击颤振.波浪持续激励时波激振动和砰击颤振往往会耦合发生,由于船体梁小结构阻尼的影响,目前的技术手段难以从船体梁总振动中把它们分离开来.船舶的装载条件会对船体梁的振动特性尤其是波激振动产生较大的影响,研究发现压载条件下的波激振动响应要比满载条件下的严重,在已有文献中提到这种影响的机理在文中得到了模型试验和理论计算的再验证.     

孤立波与直立透空防波堤相互作用的解析研究

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态与近岸防波堤发生相互作用。针对这一现象,应用特征函数展开法,推导了斜入射孤立波作用下有限厚度直立透空防波堤的反射与透射波浪场的解析积分解,并据此计算了作用于防波堤的孤立波波浪力以及孤立波反射与透射波面,相关结果具有一定的理论与实用价值。计算结果表明:孤立波入射角、海况条件、防波堤表面透空系数以及孤立波特征参数等因素变化对波浪作用均有一定影响。与相同浅水条件下的Airy微幅波理论结果相比,孤立波理论对波浪载荷与最大波面的预测值明显更大,反映了浅水波的非线性效应,同时说明在一定的浅水条件下采用孤立波模型将更为合理可靠。     

船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性

研究了船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性.基于波动理论,根据不均质结构中波型转换、阻抗特性,推导并给出了振动波入射不同连接形式的船舶基座结构的透声系数及隔声量公式,归纳了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律,讨论了基座连接结构处板架固定方式对隔振性能的影响.在理论分析基础上,构造含阻振质量的阻抗失配基座.数值结果表明阻抗失配基座显著增大了基座的输入机械阻抗,加剧了振动波在船体板架中的波形转换、散射和反射,显著提高了舰船基座结构的隔振效果.     

梁结构耦合点的振动功率传播

本文详细讨论了多根梁耦合点的振动功率传播特性.耦合点采用刚体质量来模拟.采用波动分析法研究纵向波或弯曲波入射半无限梁结构耦合点的传播.首先根据耦合点的平衡条件和连续条件,得到了波动方程中的幅值.然后建立了波动幅值和振动功率之间的关系,并得到振动功率反射和传播系数.反射和传播系数确定为振动频率和耦台角度的函数.算例计算了二叉梁的反射系数和传播系数,分析了耦合角度和振动频率以及是否计及耦合点质量对反射系数和传播系数的影响,得到了一些有价值的结论,对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义.     

弹性波在基岩检测中的试验研究

介绍跨孔波速测试方法和CT探测技术方法原理,并将其应用于对冲孔桩的冲孔前后岩体破坏研究,结合实际冲孔过程进行探测研究,研究结果表明弹性波可以用于探测岩体破坏,探测结果可以定量分析岩体破坏程度,而且结果直观,达到高精度和高分辨率的精细探测要求。     

透浪系数计算方法的探讨

对于透空式码头来说,准确计算透浪系数推算港内波高,是进行结构设计的关键因子.结合东营港扩建工程桩基挡板透空码头的结构尺度参数及波浪参数,在Wiegel、Kriebel等学者理论分析的基础上,对透浪系数Kt值的计算作了进一步的理论推导,得出了较为适用的透浪系数计算公式,分别与Wiegel公式、Kriebel公式、挡板间距△W=0.0时的试验结果进行了比较.结果表明,计算得到的Kt值是合理的,并提出了分区间计算透浪系数的设想,可供工程设计时参考.     

阻振质量对板平面弯曲波传播的阻抑

研究了无限板上受点激励时阻振质量对结构声传递的阻抑,采用基于能量观点的隔振度来定义阻振质量的阻抑作用.通过理论分析验证了隔振度简化公式的可行性.发现板平面弯曲波分别和阻振质量的弯曲波和扭转波达到最佳耦合时,平面弯曲波发生最大透射.算例分析和试验研究论证了理论分析的正确性,为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础.     

Wave scattering by undulating bed topography in a two-layer ocean

The problem of wave scattering by undulating bed topography in a two-layer ocean is investigated on the basis of linear theory. In a two-layer fluid with the upper layer having a free surface, there exist two modes of waves propagating at both the free surface of the upper layer and the interface between the two layers. Due to a wave train of a particular mode incident on an obstacle which is bottom-standing on the lower layer, reflected and transmitted waves of both modes are created by the obstacle. For small undulations on the bottom of the lower layer, a perturbation method is employed to obtain first-order reflection and transmission coefficients of both modes for incident wave trains of again both modes in terms of integrals involving the bed-shape function. For sinusoidal undulations, numerical results are presented graphically to illustrate the energy transfer between the waves of different modes by the undulating bed. U. BASU was born in 1949. She is a professor in the Department Applied Mathematics, Calcutta University, India. Her current research interests include water wave problems, continuum mechanics, etc.     

关于二维混合浪周期问题的初步探讨

在沿海港口工程采用的《海港水文规范》（JTS145—2—2013）中,并未就常见的混合浪给出波浪周期的计算公式,以致实际工程设计中混合浪周期的选取比较困难。本研究基于小振幅波理论,利用能量法推导二维混合浪周期的计算公式,可供工程设计参考。     

带阻尼板结构的圆筒型平台波浪载荷预报分析

运用三维势流理论和Morison公式相结合的数值计算方法分析筒型平台的运动响应和波浪载荷特点,采用Morison公式计算平台舭部阻尼板结构的波浪力;对于大尺度结构,波浪载荷采用线性绕射理论进行计算,分析表明,该圆筒型海洋平台的波浪力和运动响应计算结果可直接用于结构设计.