舰船刚性阻振质量基座振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了舰船刚性阻振质量基座结构形式的设计方法。在满足基座舱段总重量限制的约束条件下,分别建立了刚性阻振质量布置及截面尺寸优化设计模型,并进行了以基座舱段耐压壳体振动加速度为目标函数的动力学优化设计。通过优化分析,得到了在给定约束条件下减振效果最佳的刚性阻振质量截面尺寸和布置。研究结果表明,刚性阻振质量基座中阻振质量高度越大,基座舱段耐压壳体平均振动加速度级就越小。通过优化设计可以找到满足要求的结构,分析得到目标函数随设计变量的变化趋势,并对此优化方法的有效性进行验证。     

舰船刚性阻振质量基座中频振动特性研究

有限元与统计能量混合法(FE-SEA)将计算低频响应的有限元法(FEM)与计算高频响应的统计能量法(SEA)结合起来,有效解决了FEM计算量大而SEA计算不准的中频域问题。提出在舰船弹性基座中引入刚性减振器,即在舰船基座与船体结构连接部位布设刚性阻振质量,并采用基于FE-SEA混合法的VA One软件对舰船刚性阻振质量基座的中频振动特性进行了研究。结果表明,刚性阻振质量对中高频结构噪声可起到明显的隔振作用,而对低频结构噪声的减振效果则不明显,甚至没有减振效果,这对刚性阻振技术在实艇基座减振降噪设计中的应用具有一定的实际工程价值。     

刚性阻振质量在舰船基座设计中的应用研究

基于阻抗失配原理,分析刚性阻振质量阻隔振动波传递的特性,提出在舰船弹性基座中引入刚性减振器.即在舰船基座与船体结构连接部位布设刚性阻振质量.并利用有限元法对基座舱段耐压壳体及基座板结构的振动传递特性进行数值仿真研究。研究结果表明：对于中高频结构噪声,刚性阻振质量能有效降低基座舱段耐压壳体的振动及声辐射,而对于低频结构噪声,阻振质量的减振效果不明显,甚至没有减振效果。这对刚性阻振技术在实艇减振降噪中的应用具有重要的参考意义。     

刚性阻振降噪技术的应用研究及发展

综述了刚性阻振降噪技术的研究概况,包括声振动在不连续突变结构中传播特性以及阻振质量块的应用研究现状,并首次阐述了阻振质量块在水下复杂双壳减振降噪中的应用,结果表明阻振质量块在中高频段能有效降低壳体的振动及声辐射,为刚性阻振技术的实艇应用提供了研究基础。最后展望了刚性阻抗失配减振技术在实际水下航行结构中的发展趋势。     

角形刚性阻振结构在船舶舱壁的应用研究

运用波动理论分析了刚性阻振结构对振动波的阻抑特性,基于阻抗失配原理设计了多种刚性阻振结构,并将其应用于船舶舱壁典型的“十”字结构处的刚性阻振隔振设计。在基座处施加激励力,数值计算得到模型在不同刚性阻振设计下的加速度传递函数、振级落差。通过对比分析可知：角形阻振质量带相对于方形阻振质量带具有更宽的阻隔频率以及更高的传递损失,中低频角形阻振质量带的隔振效果好,而高频角形空心阻振质量带的隔振效果好。     

舰船阻振质量刚性隔振特性研究

利用波动理论的分析、处理方法,分析了阻振质量对船体结构中振动波传递的阻抑特性,讨论了阻振质量偏心布置对其隔振性能的影响。在此基础之上,突破传统柔性隔振理论的局限,开展双层壳动力舱段阻振质量刚性隔振特性研究,从阻抗失配的角度出发,初步给出了具有高传递损失特性的舱壁及出海管道系统结构形式,为船舶结构声学提供参考。研究结果表明：不同形式的阻振质量增大了船体结构的阻抗失配程度,加剧了振动波在船体结构中的波型转换、散射和反射,显著降低了动力舱段中高频带的振动和声辐射。     

环形阻振质量隔振降噪的实船应用研究

阻振质量与传统减振器的减振机理有很大不同,属于刚性减振器.从工程应用的角度出发,分析阻振质量对振动波传播的影响,采用有限元法探讨环形阻振质量带的阻振特性,分析不同矩形截面形状和不同圆环形状参数对阻振质量隔振特性的影响,最后将环形阻振质量引入双层壳复杂船舶动力艇舱,对环形阻振质量的减振效果进行数值分析.结果表明,阻振质量能有效降低船舶动力舱段的振动及声辐射,为实际水下航行器减振降噪设计提供了新的思路.     

舰船高传递损失复合托板振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了潜艇典型舱段双层圆柱壳舷间高传递损失复合托板结构。通过初步优化,得到隔振效果最优的刚性阻振质量块的最优截面尺寸和布设位置,并将最优参数的刚性阻振质量块等效为相同截面惯性矩的球扁钢。在满足舱段总重量及危险截面结构强度的约束条件下,以舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级为目标函数,对高传递损失复合托板的开孔半径和托板角度进行动力学优化设计,得到最优振动特性的复合托板形式。由优化结果得到,在中、高频段内,高传递损失复合托板有明显的降噪作用,舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级降低了1.66 dB。     

阻振质量结合阻尼对船舶结构振动传递的抑制

利用波分析法研究了结构声在典型船舶结构中的传递规律及其抑制措施,通过数值计算比对了不同阻尼布置的效果。根据全局阻尼的局限性,提出了阻振质量结合阻尼的抑制方法,并通过对某简化船舶结构的方针分析验证了其有效性。研究表明,阻振质量结合阻尼完全可以达到甚至超过全局阻尼的减振效果,且阻尼层敷设在阻振质量之前,效果更明显。这对舰船减振降噪有一定指导意义。     

周期性阻振质量船体板振动带隙特性研究

基于固体晶格能带理论,研究了周期性阻振质量船体板结构中振动波传播特性.采用有限元法结合布洛赫周期性边界条件,计算了周期性阻振质量船体板原胞模型的频散关系、本征位移场以及有限周期阻振质量船体板结构的频率响应函数.研究结果表明,周期性阻振质量船体板结构中存在振动带隙,阻振质量对船体板结构振动波衰减和阻隔特性主要是由振动带隙引起.     

阻振质量对海洋工程输液管道减振降噪的实验研究

分析了增加阻振质量后振动波沿管道的传递损失公式。建立实验模型,测试分析了管壁受外力激励时输液管道安装单个和两个阻振质量时振动波传递的损失情况。结果表明,阻振质量对振动波的传递在中高频段有着很好的阻抑作用;阻振质量环的半径越大,减振效果越好;两个阻振质量的间距对减振效果有较大的影响。研究结果对于输液管道系统的减振降噪有一定的参考价值。     

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.     

减振降噪技术的应用设计

本文针对某型号测量船主要噪声振动源采取相应技术措施进行减振降噪综合治理研究，其中主机采用低频大载荷隔振器的单层隔振、辅机采用浮筏隔振装置、机座采用局部阻尼处理等措施。由于该船采用了先进的浮筏技术及其他隔振措施，在提高船上测量系统读取数值精度的同时，大大改善了船上水声设备测绘工作环境和船员的生活环境，提高了该船的设备使用寿命和船员体力极限。本船自噪声在低航速时已淹没在海洋背景噪声之中。特别是该船减振降噪装置在系统的声学匹配设计方面取得了进展，经实船验证，效果良好，证明该设计方法可行，对减振降噪技术在各型舰船上的工程应用开发研究有一定借鉴作用。     

双层圆柱壳典型基座振动波传递特性优化分析

采用波动分析法,根据不均质结构中的阻抗特性和波型转换,分析振动噪声在典型双层壳结构中的传递特性。以此为切入点,采用有限元/边界元（FEM/BEM）耦合法分析人为构造的传递损失基座的减振降噪性能。通过对组合板振动波的传递特性的分析可以得出,当定常结构发生突变时,结构阻抗也会随之发生变化,导致结构之间的阻抗失配,从而使得振动波在突变截面处发生反射和透射,降低振动波的传递效率,阻隔振动波能量向下游结构传递。然后,据此理论设计了传递损失基座,并用有限元/边界元耦合法验证了传递损失基座的减振降噪性能。