环境激励下船舶结构模态参数识别方法综述

基于模态分析理论,对环境激励下的模态参数识别方法进行归纳总结,讨论了不同模态参数识别方法的基本思想和优缺点,并着重介绍船舶航行状态下的模态参数识别。文章对国内模态参数识别的研究热点问题进行了阐述,为相关科研人员研究环境激励下模态参数识别提供了有益参考。     

运行模态分析技术在船舶结构振动中的应用

运行模态分析是一种仅基于环境激励下结构的响应来提取模态参数的方法.通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程中所受激励十分复杂,除受海浪等随机激励外,还受到来自螺旋桨、主机等确定的单频激励。因此航行中的船舶所受激励应假设为白噪声和确定频率的激励同时存在。讨论运行模态分析方法在船舶结构中应用的可行性;在白噪声激励假设下,提出使用自互谱密度法来进行结构模态参数识别,并用简支梁实验对上述方法进行验证。最后将该方法运用于对某船航航行中桅杆的振动响应数据进行分析和讨论。     

基于FEM 的鱼雷低频振动环境预示方法研究

针对鱼雷设计初期振动试验条件制定所需实测数据不足的问题,论文采用有限元法对鱼雷典型部位低频振动环境进行预示:运用MSC.Nastran对先期建立的全雷有限元模型进行模态分析,并与试验数据对比的结果说明了模型的准确性;以实测振动加速度谱作为激励,对雷体典型部位的振动量级进行预示,总振动级结果与试验差值在±3dB以内;加速度谱线主要峰值吻合度较高,趋势基本一致。通过试验验证说明了该方法的有效性,可以为鱼雷低频振动试验条件的制定提供理论支撑。     

船舶筒状桅杆的模态分析

筒状桅杆在现代船舶上已得到越来越广泛的应用。由于结构形式的改变,其动力学性能也随之发生变化,对船舶的性能产生了很大影响。因此,有必要对筒状桅杆的振动模态进行分析研究。本文以某船的筒状桅杆作为主要研究对象,用大型有限元分析软件ANSYS建模并进行了模态计算,并用实验结果进行验证,结果令人满意。     

基于空运行辨识柴油机模态参数的激励方法

提出一种基于空运行辨识柴油机模态参数的新方法。针对其激励规律进行分析,通过提高柴油机的转速,一定空间的燃烧室产生的气体冲击序列密度越大、气体敲击的时间越短,获得的激励源越大、频带越宽。进行空运行自激励试验,并与传统的敲击试验辨识结果进行对比。两种状态的辨识结果很相近,固有频率辨识结果最大的偏差为1.9 Hz,这种偏差可能是由于敲击试验在柴油机静止状态下进行,而空运行自激励试验在柴油机工作状态下进行。通过试验验证基于空运行自激励辨识柴油机模态参数的准确性。     

湛江海湾大桥环境振动实验与模态分析

本文对湛江海湾大桥进行了环境振动实验与模态分析,从实验的结果来看,有限元计算的很多模态没有识别出来,遗漏了一些模态,这也表明这些模态较弱,难以被检测到,桥梁实际工作以竖向和横向弯曲振动模态为主。这可以为桥梁实际运营时的振动控制提供很好的依据。实测出的模态频率总体上比ANSYS计算结果偏大,这也反映出ANSYS建立的有限元模型与实际模型存在一定的差异。实测模态分析结果可指导初始模型进行修正,建立较完善的有限元模型。也可建立新桥的指纹技术档案,为以后开展该桥健康监测提供可靠的依据,因此该试验具有重要的工程意义。     

船舶结构振动特性研究

本文利用SHELL63、BEAM4、SOLID95、COMBIN14四种类型共64187个有限单元和30种几何参数建立了接近于真实船舶(包括机舱动力设备)的有限元模型。在考虑流一固耦合状态下，用有限元技术对船舶进行模态分析以及船舶对激励力的振动响应数值计算。在模态分析过程中，采用了矩阵缩减的方法来消除局部模态，以便获得整体弯曲和扭转振动模态。然后对主机单层隔振器和辅机双层隔振器的减振效果进行了预估。将建立的接近于真实船舶的有限元模型和尾部结构的三维有限元和梁组合模型的数值计算结果进行比较，得到一些重要结论。本文为船舶设计人员在船舶设计阶段，预报船舶结构振动提供了一条新的途径。     

基于ANSYS的超声波激励下悬臂梁的动力学特性分析

文章针对原子力显微镜超声波激励模式下的振动行为运用ANSYS进行模态分析,并结合实验对悬臂梁上探针的振动频率对图像质量的影响进行研究分析,实验结果表明：超声激励的振动如果接近或等于悬臂梁的固有频率或低频状态下,图像的分辨率就会有明显的下降,而且振幅有很大偏差。因此,在实验过程中要避开悬臂梁的固有频率,就能提高成像质量。     

基于NExT/ERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别

运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法,此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ERA方法在船体结构总体模态识别中的可行性,并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方法,识别了船体模型的总体模态参数。文中还讨论了NExT/ERA方法的基本理论及计算流程,并引入了奇异值分解图和稳定图相结合的方法更好地确定系统的阶次;最后,用NExT/ERA算法有效地识别了简支梁模型和船体模型的模态参数。     

流固耦合技术在舰船离心泵转子的模态分析

离心泵通过叶轮的高速旋转使水产生离心力,是一种重要的能量转换装置。离心泵的结构紧凑,流量均匀,安装和维护方便,在航空宇航、船舶等工业领域应用广泛。舰船离心泵的运行工况恶劣,容易受到舰船振动等因素的干扰,同时,由于离心泵内部流体与叶轮之间存在复杂的相互作用力,离心泵叶轮很容易发生结构破坏。因此,研究舰船离心泵的流体动力学特性具有重要的意义。本文基于流固耦合技术,利用Ansys Workbench对舰船离心泵的转子进行模态分析,研究离心泵内部流场转子的动力学特性,并研究了离心泵转子的临界转速。该研究有助于提高离心泵转子的运行稳定性,延长离心泵转子的使用寿命。     

基于MLPG法的船舶结构无网格自适应分析技术

研究船舶结构无网格自适应分析方法。首先运用无网格局部Petrov-Galerkin法,采用最小二乘法和加权余量法来求解结构位移场量的逼近函数,并给出问题的控制方程和刚度方程的一般表达式;然后采用Delaunay三角化细分方案对方程进行自适应计算;最后对船舶实肋板和带裂纹板进行应力分析计算,并通过与有限元法的计算结果进行比较,验证文章提出方法的有效性。     

基于制造网格的船舶敏捷制造体系研究

先进制造技术的层出不穷.以及先进造船理论的应用使得现代造船模式向敏捷造船发展,这为各国造船界带来了前所未有的契机.针对船舶敏捷制造的特点.本文引入网格技术,在制造网格基础上建立了船舶敏捷制造的虚拟企业架构.将船厂、客户、供应商和合作伙伴引入船舶的开发和建造过程,通过盟员之间有效的协作,实现造船的敏捷化.本文中对该构架下的船舶建造虚拟企业的组织问题和运行模式进行了研究.为进一步研究和探索新的造船模式提供了参考.     

基于动态水域网格计算的船舶领域研究

为了满足现代船舶的发展需求,结合船舶自动识别系统(AIS)数据量巨大,包含了丰富的船舶信息等优点.本文利用SQL2012对AIS数据进行处理,建立包含船舶静态信息和动态信息的数据库;借助C#程序语言,构建以中心船舶为原点的网格坐标系,并以船舶间相对距离方位计算周围船舶在网格中的相对位置坐标;对同长度和类型的船舶进行网格叠加计算,并以船舶频数的方式进行统计,采用数据处理软件Matlab以最小二乘法的方式对统计结果进行处理;对研究水域的主要船型不同尺度的船舶领域进行对比和统计分析,并对不同船型船舶领域略作讨论,总结得出开阔水域船舶领域的特点.     

基于有限元分析技术的船舶大型复杂结构焊接变形力学分析

在舰船生产与制造过程中,焊接工艺具有非常重要的意义,焊接作为主要的钢结构连接方式,具有结构强度高、成本相对较低、可靠性高、结构灵活等优点。焊接质量的优劣影响着舰船的强度与寿命,在焊接过程中产生大量高温,结构可能产生弹性和塑性变形等。为了系统的分析船舶大型复杂结构的焊接变形,提高焊接质量,本文基于有限元分析技术对船舶大型复杂结构的焊接应力和应变进行研究,并基于Ansys软件进行建模和仿真。     

基于动态水域网格计算的船舶领域研究

为了满足现代船舶的发展需求,结合船舶自动识别系统(AIS)数据量巨大,包含了丰富的船舶信息等优点。本文利用SQL2012对AIS数据进行处理,建立包含船舶静态信息和动态信息的数据库;借助C#程序语言,构建以中心船舶为原点的网格坐标系,并以船舶间相对距离方位计算周围船舶在网格中的相对位置坐标;对同长度和类型的船舶进行网格叠加计算,并以船舶频数的方式进行统计,采用数据处理软件Matlab以最小二乘法的方式对统计结果进行处理;对研究水域的主要船型不同尺度的船舶领域进行对比和统计分析,并对不同船型船舶领域略作讨论,总结得出开阔水域船舶领域的特点。     

船舶尾部模态数值计算与测试

为了提高船舶尾部模态计算的精度,文章提出了一种尾部详细结构与船体骨架结合的简化有限元模型,应用该模型对某全回转推进船舶尾部模态进行了计算,并将其结果与另外两种传统简化模型（即尾部三维模型与尾部+一维梁混合模型）的计算结果进行了比较。研究发现改进模型与传统模型在尾部局部模态计算中没有明显差别,但对整体模态而言其差异随频率增大而增大。为了进一步验证模型的有效性,在航行过程中对该船舶振动情况进行了测试,并利用运行模态分析法识别尾部整体模态。通过识别结果与计算结果的比较可见,三种模型在基频（1阶弯曲）计算时误差均很小,但是在高阶固有频率计算中改进的模型误差明显小于另两种模型。     

基于大数据分析的船舶综合电网调度系统

传统船舶电网调度系统存在电网多路控制数据同步控制处理速度慢、多路数据间的处理均衡失常的问题,为此提出基于大数据分析的船舶综合电网调度系统。在传统的电网控制系统的基础上,增加云计算架构设计,创建云计算服务平台。通过引入基于云计算分析的NHS分析调度算法,实现多网组、多数据间的综合数据同步调度。最后,通过设计仿真平台对设计的电网调度系统进行数据的导入验证,通过获得的数据证明设计系统具有稳定、高效、可行的性质。     

基于聚类分析的船舶数据库优化分析

数据库优化问题是船舶数据管理系统中的一个关键模块,数据库优化结果直接影响数据查询效率和查询准性,针对当前船舶数据库优化方法存在的错误差、优化时间长等难题,以改善船舶数据库优化效果为目标,设计了一种基于聚类分析的船舶数据库优化方法。首先对船舶数据库优化原理进行分析,提出当前船舶数据库优化方法各自存在的不足,然后引入聚类分析算法对船舶数据库优化问题进行挖掘,发现船舶数据库变化特点,找到最优的船舶数据库优化策略,最后进行了船舶数据库优化仿真对比测试。相对于其他船舶数据库优化方法,聚类分析方法的船舶数据库查询效率高,改善了船舶数据库优化实时性,提高了船舶数据库查准率,船舶数据库优化结果显著优于对比船舶数据库优化方法,在船舶数据库管理中具有更高的应用价值。