某散货船型振动响应特性分析

针对船上过度的振动对人员的舒适性、结构以及设备的安全性会产生非常不利的影响问题,以206 000 t散货船为例,利用MSC.PATRAN/NASTRAN软件分析散货船总体振动、振动响应以及各层甲板局部振动,分析二阶力矩平衡补偿器的安装对减小船体振动响应的显著效果。     

推进轴系的纵向减振技术及水下辐射噪声研究

推进轴系振动是船体振动的主要来源,船体振动不仅会影响船舶结构的安全性,致使机械设备失灵,还会形成水下辐射噪声等现象,不利于船舶的正常作业。因此,研究船舶推进系统的纵向减振技术,提高船舶的可靠性、舒适性有重要意义。本文主要针对水下潜艇的主推进轴系,结合噪声辐射特性理论与Matlab仿真分析,研究了潜艇推进轴系的纵向减振技术。     

舰船双层底新型抗冲击结构形式的冲击性能数值仿真研究

双层底结构是舰船机舱的重要组成部分,在船舶局部强度的提高、机舱的防水性等方面发挥着重要的作用。舰船主机在运行时不可避免的产生振动和冲击,该振动和冲击会通过支撑部件传送到双层底结构,并引起双层底结构的受激振动,进而导致其他船体结构的振动和冲击。由于双层底结构是船舶强度支撑的重要部件,其抗冲击和振动性能对船体结构强度和稳定性有重要意义。因此,舰船双层底抗冲击结构形式和减振技术引起了国内外研究人员的广泛关注。本文采用有限元分析技术,对舰船双层底新型抗冲击结构进行了冲击性能研究,主要包括冲击性能数值计算和振动仿真等内容。     

舰船船体结构的优化设计研究

舰船结构的优化设计,可以减轻舰船结构的重量,并能合理分布材料。而舰船中间舱段的结构尺度几乎决定了主船体中部近一半舰长区域的船体结构尺度,也影响着其余首尾的船体结构尺度,故舰船结构的优化首先从其入,优化设计计算模型以船体结构重量轻为目标函数,以《规范》等要求为约束条件,以船体主要构件的尺寸为变量,采取分步优化的策略,序列线性规划的方法进行。用Ｃ＾＋＋语言开发了舰船中间舱段优化设计计算程序系统。实例计     

40000dwt散货船设计阶段船体振动分析控制

在40 000 dwt灵便型散货船设计建造过程中,为了控制船体出现的有害振动,对船体总体振动、上层建筑总体振动及船体艉部局部结构进行了振动预报分析.对船体总体振动和上层建筑总体振动进行分析,避免与主机和螺旋桨激励发生共振;对于船舶艉部结构,重点关注上层建筑各层甲板工作和生活等重要区域的振动情况,采用结构有限元法分析各层甲板的振动特性,设计时通过调整局部结构刚度并保证一定频率储备来避免共振,为船体结构减振设计提供依据.本文给出了设计阶段船舶总体、上层建筑总体及局部结构振动计算分析方法和过程,可对船舶设计者提供有益的参考.     

舰船设备抗冲击能力的仿真研究

在舰船战争中很容易受敌方武器的攻击,如果是非接触爆炸并不会将船体结构击穿,但是却会严重破坏船用设备。一般情况下,船舶任务的执行需依靠设备系统,如果关键性设备系统被破坏,将严重影响其战斗能力。而且设备抗冲击能力远远低于船体,所以舰船设备抗冲击能力的增强对舰船生命力与战斗力提高十分重要。本文主要研究了船舶的动力设备振动性与抗冲击性,以及其对舰船战斗实力产生的影响,并通过数学建模对船舶设备的受力进行仿真。     

基于响应面法的强力甲板结构优化设计

对于大型散货船,强力甲板是船体承受总纵弯矩及局部载荷的主要构件。特别是在压载工况下,强力甲板易出现结构问题,因此合理的强力甲板设计对船舶结构安全性和经济性十分重要。提出了基于响应面法的船体结构优化方法,并对一艘76 000 DWT散货船货舱段的强力甲板结构进行优化设计以验证该方法的有效性。在不同板厚尺寸、相同工况下进行甲板参数的灵敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力的基础上,应用响应面法的均匀设计试验方法,得出该舱段强力甲板最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度以及规范要求的最小厚度的约束条件下,对该舱段的强力甲板结构厚度进行优化。所得的优化结果说明该优化设计方法在实际工程中具有应用价值。     

舰船管路阀组单元振动特性分析及结构参数优化研究

管路阀组单元是舰船管路系统中的重要组成部分,阀组的振动通过阀组架传递到船体,从而引起船体的振动与噪声,对阀组结构进行优化以减小传递到船体的振动,对舰船振动与噪声控制具有重要意义。利用有限元软件ANSYS建立阀组单元的有限元模型,对阀组单元进行振动响应分析,得到阀组单元在垂直和水平载荷激励下的加速度振动特性。通过分析阀组架的阀架臂长、布置间距和阀架角钢尺寸等结构参数对振动的影响,对这些参数进行组合设计并优选结构参数,提出优化方案,使得阀组单元的声振特性得到了有效改善,传递到船体的振动加速度降低了10 dB。     

基于声学设计与噪声预报的舰船基座结构设计与优化

舰船基座是用来固定动力装置的基础结构,在起到承载设备重量作用的同时,也会将动力装置产生的振动传递到舰船船体,直接影响着舰船的声辐射特性。在舰船基座设计时,需要考虑这种振动传递性对声辐射特性所带来的影响。本文在舰船基座设计中,通过声学设计与噪声预报技术,研究舰船基座参数对声辐射特性的影响,从而选取最佳的设计方案,实现对舰船基座设计的优化。     

DSP在舰船推进汽轮机的电液控制系统中的应用

舰船推进汽轮机将化石燃料的内能转换为螺旋桨的机械能,为轮船提供前进的动力。由于汽轮机装载于船体的基座上,不仅受到船体振动、冲击的影响,还会受到海上恶劣气象条件的影响。因此,采用合理的舰船汽轮机控制系统具有重要的作用。本文针对舰船汽轮机的调速、调温等控制问题,采用数字信号处理器(DSP)技术设计了一种舰船推进汽轮机的电液控制系统,并对该电液控制系统的电液伺服阀、DSP控制卡等硬件和软件程序进行详细介绍。     

压电类船舶智能结构动态特性分析

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

超大型半潜船振动设计研究-甲板室局部 振动控制设计

本文采用三维有限元分析技术对某半潜船甲板室局部振动情况进行模态分析预报, 并结合本船主要相关激励源频率错开要求与半潜船型自身的结构布置特点,对甲板室结构进行设计研究,降低了本船甲板室局部振动风险。本文为类似船型甲板室结构动力学设计提供了基本流程与设计方法。     

综合集成桅杆的简化研究

针对缩尺模型制作,利用Patran软件对实船桅杆原型和简化后的模型进行数值仿真,从振动和结构刚度两个方面与桅杆原型对比,依次考虑01甲板下横舱壁、围住桅杆的各分层甲板以及分层甲板之间舱室隔板的影响,结果表明,各分层甲板以及分层甲板之间的舱室隔板对桅杆的结构性能影响较大。考虑缩尺模型制作焊接局限,对分层甲板之间的舱室隔板进行等效简化,简化后的模型与桅杆原型吻合较好。     

泥浆泵舱顶部甲板减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象，利用数值计算和振动测试结合的方法对其减振方案进行研究。设置两种泥浆泵运行工况，利用振动分析仪测量甲板上表面8个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型，通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前五阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果和测试结果吻合，验证数值模型可靠性。分析发现顶部甲板固有频率远离激励频率，结构振动属于强迫振动，主要由泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨引起。甲板振动速度不符合规范要求，因此提出两种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应，结果满足规范要求。研究结果为船体局部结构设计和减振设计提供参考。     

Comparison of vibration response prediction on the main deck of a catamaran using experimental,numerical and correlated mode shapes

This work analyses the influence of three types of modal matrices on the prediction of vibration response (virtual sensing), at unmeasured degree of freedoms (DOFs), on a catamaran’s main deck: (1) uncorrelated finite element (FE), (2) correlated FE and (3) experimental modal matrices.A multi-objective genetic algorithm (MOGA) framework was developed to handle the optimization and prediction processes. This framework introduces a new metric called Time–Frequency-Error Response Assurance Criteria (TFERAC) to assess the prediction quality. This metric also allows estimating the best set of modal acceleration vectors, which is a critical step in the virtual sensing process.As a case study, only 06 accelerometers and 13 vibration modes (within each modal matrix) were used in the virtual sensing. The MOGA framework’s performance was evaluated using a variance analysis test (ANOVA) between measured and predicted response signals.Results showed that: (1) any one of the modal matrices could be used successfully for virtual sensing on the main deck, that is, there is no need to use correlated FE or experimental modal matrices; (2) the newly proposed metric TFERAC leads to smaller errors in the prediction of both vibration time series and vibration spectra;(3) it is possible to perform a virtual sensing on a ship’s main deck using a limited number of sensors and a numerical modal matrix without being correlated with experimental data.     

集装箱船结构动力学分析

以某3 100 TEU巴拿马型集装箱船为例,建立集装箱船体全船结构三维有限元动力学分析的计算模型,对船体结构进行实特征值、有阻尼瞬态响应的计算分析;采用Lanczos方法计算特征值;采用模态方法进行瞬态响应分析.分析结果表明,该船在运营过程中容易出现扭转振动,需要对驾驶甲板的侧翼结构进行修改设计,但其振动强度在总体上是...     

2750 TEU集装箱船的局部振动评估

通过半解析法和有限元法对一艘2750TEU集装箱船进行了机舱、尾部及甲板室的局部振动预报,包括板格、筋和板架的首阶固有频率以及罗经甲板和舷侧板架的固有频率和振动模态。计算表明,2750TEU集装箱船的局部振动性能良好,满足亚临界动态设计的设计衡准。指出对采用低速机的船舶而言,用亚临界动态设计方法是可行的。     

基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计

针对船舶舱室甲板的结构振动特点,结合有关船舶舱室的甲板结构振动标准文件,运用于虚拟仪器环境软件LabVIEW系统,开发针对船舶舱室的甲板结构振动虚拟测量分析及评价系统.通过对实船舱室甲板的振动测试．对比分析该系统结果与传统模拟振动测试分析仪VA-10的测试结果,认为该虚拟测试系统具有较好的可靠性和较高的精度,能较好满足工程测试的需要。在此系统基础上可以扩展进行船舶结构的运行模态分析功能的搭建,成为航行振动评价及有害振动诊断的工具。     

Research on the dynamic buckling of a typical deck grillage structure subjected to in-plane impact Load

The dynamic buckling of the main deck grillage would result in the total collapse of the ship hull subjected to a far-filed underwater explosion. This dynamic buckling is mainly due to the dynamic moment of the ship hull when the ship hull experiences a sudden movement under impact load from the explosion. In order to investigate the ultimate strength of a typical deck grillage under quasi-static and dynamic in-plane compressive load, a structure model, in which the real constrained condition of the deck grillage was taken into consideration, was designed and manufactured. The quasi-static ultimate strength and damage mode of the deck grillage under in-plane compressive load was experimentally investigated. The Finite Element Method (FEM) was employed to predict the ultimate strength of the deck grillage subjected to quasi-static in-plane compressive load, and was validated by comparing the results from experimental tests and numerical simulations. In addition, the numerical simulations of dynamic buckling of the same model under in-plane impact load was performed, in which the influences of the load amplitude and the frequency of dynamic impact load, as well as the initial stress and deflection induced by wave load on the ultimate strength and failure mode were investigated. The results show that the dynamic buckling mode is quite different from the failure mode of the structure subjected to quasi-static in-plane compressive load. The displacements of deck edge in the vertical direction and the axial displacements are getting larger with the decrease of impact frequency. Besides, it is found that the dynamic buckling strength roughly linearly decreased with the increase of initial proportion of the static ultimate strength P₀. The conclusions drawn from the researches of this paper would help better designing of the ship structure under impact loads.     

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。