基于有限元的功率流计算及隔振系统优化设计技术研究

振动功率流法是研究柔性结构动态特性的有效手段,导纳功率流分析法是目前的主要研究方法,由于只能得到极少数简单结构的解析导纳,对于复杂的结构导纳功率流分析法束手无策.有限元动态分析可以解决绝大多数结构的振动问题,目前大多数有限元动态分析主要集中于模态分析、位移响应分析等.本文从有限元动力方程推导出发,给出了节点频域复数力的表达式,进而给出基于有限元动力分析的功率流计算方法.对一个单梁隔振系统进行理论计算和有限元计算对比,验证了该方法的准确性.最后,基于该方法对隔振器参数和振源布置位置寻优,得到最优参数使传递到基础的振动能量最小.这种方法对大型结构动态设计具有借鉴意义,可应用到工程实际中.     

基于有限元功率流的L型板振动传递特性

基于有限元功率流理论,对L型板振动传递特性进行研究。对比导纳功率流法计算得到的输入功率和传递功率,两者计算结果吻合得比较好,证明方法是可行、准确的。提出了评价L型板振动传递的指标功率流传递率,从而定量描述L型板通过耦合边传递振动的能力。同时,给出功率流云图,直观得到能量在L型板中流动情况,并将功率流可视化技术应用到复杂的舱段结构中。本文处理方法对工程实际中复杂结构具有一定的通用性,可以为结构振动控制设计阶段提供一定的帮助。     

基于有限元动力计算的浮筏隔振系统功率流研究

结构在中、低频段的振动功率流计算大多采用导纳法,而复杂结构的导纳采用解析方法不易求得.给出了基于结构有限元动响应分析的振动功率流计算方法,采用该方法推导了一典型浮筏隔振系统的传递功率流表达式,编程计算对比了2种隔振方案(橡胶方案、气囊方案)的传递功率流和隔振效果.该方法对此类复杂浮筏隔振系统的设计有一定的指导作用.     

多源激励下浮筏功率流特性的有限元分析

以船用浮筏为研究对象,在有限元方法的基础上,提出了利用四端参数法计算输入上层隔振器功率流、利用导纳法计算输入基座功率流的研究方法,并结合单自由度隔振系统验证了方法的准确性。利用该方法计算分析了扰动特性相同以及扰动特性不同的两设备激励力间的相位关系对输入基座功率流的影响。计算结果表明当设备的扰动特性相同时,相位关系对功率流的影响较为复杂,且影响不容忽视;当相位差为π时对应的低频段功率流最小。当两设备的扰动特性不同时,相位关系对输入基座功率流的影响取决于每台设备的激励谱与该台设备单独工作时隔振效果的综合。     

组件功率流计算法和iSIGHT环境下隔振系统优化设计

解析导纳功率流计算法不适于复杂结构,基于有限元的功率流计算方法适用于各种复杂结构。但直接采用有限元法计算复杂结构效率很低,本文提出基于组件有限元技术的功率流计算方法,应用组件技术提高有限元功率流法的计算效率,并从计算模型大小、计算效率和计算精度等方面对组件计算法和直接有限元法作比较,结果表明通过合理选择组件类型和保留的子结构模态数,可以满足精度要求,而计算效率大大提高。最后在组件功率流计算基础上,应用优化软件iSIGHT作隔振系统优化设计,对优化参数作灵敏度分析。该方法具有工程参考价值。     

基于动刚度功率流法的组合板结构振动特性分析

本文采用动刚度功率法,计入面内振动和面外振动,分析了组合板结构的振动特性。首先采用动刚度法研究了L型板在均匀激励下的位移空间分布及频率响应,并与有限元结果进行了对比验证。然后,以双层底结构为例,采用动刚度功率流法分析了不同激励条件下其振动响应及功率流。结果表明,动刚度功率流法可以清晰地给出复杂结构内的功率流信息,对于研究复杂板架结构的动力学特性、振动传递及波形转换等的力学机理有重要参考价值。     

振动控制中的功率流方法研究现状

在分析大量文献的基础上，对功率流方法研究的现状进行了总结。主要包括四部分：功率流理论方法的研究、结构振动中的功率流研究、隔振系统功率流研究和实验研究，最后指出了功率流方法研究的不足之处。     

振动控制中的功率流方法研究现状

在分析大量文献的基础上,对功率流方法研究的现状进行了总结.主要包括四部分功率流理论方法的研究、结构振动中的功率流研究、隔振系统功率流研究和实验研究,最后指出了功率流方法研究的不足之处.     

基于功率流法的振动与声辐射研究

文章以水中有限长加肋圆柱壳为研究对象,利用模态叠加法导出了在点激励作用下壳体中传播的功率流表达式,以及辐射声功率的表达式,提出了辐射因子,通过数值算例探索了三种振动波功率流在不同频段及不同位置的传播特性,并在不同频段对传播功率流作了一定简化,进一步分析了其能量传播规律。     

损伤梁的振动功率流分析

从结构噪声的观点,对在集中力作用下的损伤梁进行了振动功率流研究,损伤部位模拟为转动弹簧,利用断裂力学的有关理论得到其转动刚度.分析了损伤梁的弯曲波运动以及振动功率流的输入和传播,结果表明振动功率流与损伤位置及其特征尺寸是相关联的,本研究为基于振动功率流方法的损伤诊断打下了理论基础.     

基于土体弹塑性理论的复合桩基沉降特征有限元分析*

采用有限元软件,在考虑土的弹塑性及桩土接触特性的基础上,建立了复合桩基三维有限元模型。系统计算分析了在不同荷载P、桩长L、桩径d及桩间距S的条件下,复合桩基群桩基础的沉降及差异沉降的变化趋势,得到了可供设计参考的结论。     

趸船-锚链体系非线性有限元分析

提出便于工程设计应用的趸船-锚链体系非线性有限元模拟方法,可考虑锚链的几何大变形特征以及锚链-泥面接触行为。根据拟静态分析方法,给出具体计算流程,可对水位变动、外荷载作用情况下趸船-锚链体系的受力和位移进行求解。通过对某海事局工程实例进行分析,验证了计算方法的可行性和工程应用价值。     

基于柴油机机座结构的有限元模态分析方法

利用大型通用有限元分析软件MSC.patran/Nastran,以某船用柴油机机座结构为算例,并且结合类似研究中对约束条件的讨论,进行初步的线性无阻尼模态分析.在船用柴油机机座的模态分析中常存在的局部模态无法辨识,整体模态振型无法提取的实际应用问题,因而本文分别提出模态有效质量系数以及"虚拟梁"2种技巧.通过有效质量系数来进行模态结果的筛选得出具有主要影响作用的主模态,从而剔除了局部模态.通过虚拟梁的方法提取由于局部变形而无法观察到的结构整体振型.在此基础上以期能够更加深入的进行有限元模态分析,有效地将计算数据提取并加以利用.该算例得出的计算结果以及计算方法还能扩展为同类型的机座结构进行针对性的动力学优化计算.     

基于柴油机机座结构的有限元模态分析方法

利用大型通用有限元分析软件MSC.patran/Nastran,以某船用柴油机机座结构为算例,并且结合类似研究中对约束条件的讨论,进行初步的线性无阻尼模态分析。在船用柴油机机座的模态分析中常存在的局部模态无法辨识,整体模态振型无法提取的实际应用问题,因而本文分别提出模态有效质量系数以及虚拟梁2种技巧。通过有效质量系数来进行模态结果的筛选得出具有主要影响作用的主模态,从而剔除了局部模态。通过虚拟梁的方法提取由于局部变形而无法观察到的结构整体振型。在此基础上以期能够更加深入的进行有限元模态分析,有效地将计算数据提取并加以利用。该算例得出的计算结果以及计算方法还能扩展为同类型的机座结构进行针对性的动力学优化计算。     

基于Patran的高速小水线面双体船有限元结构强度分析

利用有限元软件MSC.Patran建立了全船有限元模型.针对小水线面双体船的结构特点提出了总纵弯矩、总横弯矩和水平扭矩等几种载荷的计算公式以及各种不同载荷的组合工况加载方法,对双体船进行有限元数值分析,得到全船的应力及其分布位置.其研究结果为船身减重和局部结构加强作了准备,并为结构设计人员全面、合理地进行强度分析提供了有效参考.本文创新地采取了以全船有限元建模的方式对小水线面双体船的结构强度进行数值模拟,根据应力分布云图进行总体结构优化.     

基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

六西格玛理论与实施

追求卓越是组织的永恒目标,六西格玛方法提供了实现这一目标的有效途径.本文从六西格玛理论入手,重点阐述了六西格玛项目实施方法和实践经验.     

基于非线性水弹性理论的舰船水动力分析

舰船在海上航行时,海风与波浪载荷等都是典型的非线性载荷,载荷导致的舰船结构受力和形变都处于动态变化过程中。为了提高舰船在风浪载荷下的结构强度,提高振动仿真的精度,有必要针对非线性载荷下的舰船动力学特性进行研究。本文系统介绍非线性水弹性理论的原理,并基于高阶元边界法进行了非线性波浪载荷的建模,并在Matlab中进行了舰船的非线性振动响应特征,具有重要的意义。     

海上交通流特征分析系统的设计与实现

海洋运输业在国民经济中占据了重要的地位,港口的吞吐量随着船舶运输而增长,导致海洋交通流特征复杂。本文运用大数据挖掘进行海上交通流特征分析,从系统功能需求和数据库等方面进行系统设计,利用Visual Studio2012进行系统开发实现,利用实测数据进行验证系统的有效性。     

基于三维势流理论的耐波性数值预报

准确预报船体运动响应对于砰击等波浪载荷的计算以及合理结构设计具有重要意义。船舶在大幅波浪中的运动呈明显的非线性,而现阶段耐波性预报多采用线性切片方法。三维水动力分析软件WASIM基于时域势流理论,采用Rankine面元法预报船舶在波浪中的运动响应,并考虑了多种非线性因素。本文以标模DTMB5512为对象,采用WASIM预报其在不同航速下的耐波性,并与基于线性切片理论的计算结果和模型试验结果进行对比。结果表明:利用WASIM计算得到的船体运动响应比其他方法更接近试验值,合理体现了船舶在风浪中的实际耐波性能。因此,利用WASIM能够较好地评估船舶在波浪中的非线性耐波特性。