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.     

基于舰船振动信号激励下压电智能梁振动主动控制

为研究舰船结构振动主动控制有效方法,采用线性二次型独立模态空间控制法设计控制器,对舰船振动信号激励下压电智能梁的振动进行主动控制。基于Hamilton原理建立压电智能结构的有限元模型,并利用精细积分法计算前3阶模态的位移响应。编制了相应的计算机程序,对舰船振动信号激励下梁结构的振动进行主动控制数值仿真。由仿真结果可见,控制可以有效地实现,为舰船结构振动主动控制提供理论基础。     

32 500/34 300 DWT散货船舱室甲板结构振动性能预报及振动控制

本文以32500／34300DWT散货船为对象，采用三维有限元模型化处理进行了舱室甲板结构振动的性能研究，提出了计算模型的建立方法，并对其典型甲板进行了模态分析。通过激励分析和振动模态的比较，对结构进行改进以使其满足振动要求。叙述了目前工程上船舶舱室甲板结构设计振动控制的方法，为以后在减振措施研究方面，取得了有益的经验。     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

压电层合柔性梁振动主动控制

智能材料因其低质量、宽频带和强适应性等特点,在柔性结构振动主动控制方面有了极大的应用.基于Mindlin一阶剪切变形理论,考虑机电耦合作用,推导了含电势自由度的4节点四边形压电层合板/壳单元的有限元列式,并对含压电层的典型柔性结构的动力特性进行了分析.采用精细积分法计算结构的状态空间响应,用线性二次型调节器( LQR)方法设计输出反馈控制器,实现了压电层合柔性梁的振动主动控制.     

水下压电智能结构振动控制中 传感器/作动器位置优化

文章围绕智能结构水下振动控制中传感器/作动器的位置优化问题,搭建Abaqus-Matlab联合建模平台,得到水下智能结构的状态空间模型,建立基于能量传递的优化准则,在频段为0～600 Hz处,对比可选传感器及作动器位置区域的可控、可观度的大小,由此获得了传感器/作动器的最佳粘贴位置。最后通过相同激励信号下,不同配置位置的水下压电智能圆柱壳振动能量传递的大小,验证了优选位置的合理性。     

船舶智能结构压电分析Patran/Nastran开发及应用

针对船舶智能结构控制的需要,对大型通用软件Patran/Nastran进行了二次功能开发,实现了该结构分析软件的压电分析功能,并进行了船舶智能结构的振动控制研究.利用层合板湿热本构方程和压电本构方程的相似性,基于通用有限元软件Patran/Nastran中的湿热分析功能,利用Patran Command Language(PCL)语言,进行软件二次开发,在Patran/Nastran软件中开发了压电结构分析功能,并建立了方便友好的压电结构分析用户界面.应用所开发的功能,进行了船舶压电智能结构静力学分析的研究,并用算例验证了其可行性.从本文的算例中可以看出,无论是采用体单元还是壳单元对模型进行有限元网格划分,所开发的压电分析功能均能很好实现.本文研究成果可为船舶智能结构研究提供分析工具和理论参考价值.     

基于辐射声压反馈的结构极点配置研究

提出了基于声压反馈的结构振动声辐射主动控制的极点配置方法.该控制方法所使用的传声器不作为误差传感器,而是将所测得的声压信号作为反馈信号来对结构实施主动控制.以空气中平板结构为例,进行了数值仿真研究,结果表明,通过使用复数增益基于声压反馈可以配置结构的固有频率和阻尼比,从而实现基于声压反馈进行结构振动声辐射主动控制的目的.     

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。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构水下声辐射控制研究(英文)

对水下结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行了深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做了定性的分析,给出了声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行了辐射声场控制的定量计算.通过计算比较可以看出,基于声振耦合理论的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,优于基于振动模态应变贴片理论控制方法所得到的控制效果,可以用来进行流体加载板结构声辐射控制的设计和预测.     

带有非连续分布式传感器/作动器的压电梁最优控制(英文)

Because of its light weight,broadband,and adaptable properties,smart material has been widely applied in the active vibration control(AVC) of flexible structures.Based on a first-order shear deformation theory,by coupling the electrical and mechanical operation,a 4-node quadrilateral piezoelectric composite element with 24 degrees of freedom for generalized displacements and one electrical potential degree of freedom per piezoelectric layer was derived.Dynamic characteristics of a beam with discontinuously distributed piezoelectric sensors and actuators were presented.A linear quadratic regulator(LQR) feedback controller was designed to suppress the vibration of the beam in the state space using the high precise direct(HPD) integration method.     

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...     

柴油机装置液压伺服主动隔振台架研究

为隔离舰船主机及其动力装置振动向甲板的传递，本文研究了液压伺服主动隔振台架。首先对液压伺服系统进行仿真，然后在实验室完成以实际柴油机作为初级振源，液压伺服系统作为主动执行机构的整个柴油机装置液压伺服主动隔振台架的建设，并进行特性实验。     

基于受迫振动实验的柔性立管的VIV响应预报

涡激振动响应预报对于深水海洋结构物的设计是非常重要的。近年来，基于圆柱体的受迫振荡实验数据提出了若干经验模型。针对潘志远提出的一种基于实验数据并且与立管的有限元模态分析有机结合的VIV预报模型，采用近期的一个阶梯状分布来流下的涡激振动响应实验测量数据，验证了该模型的有效性和局限性。     

舰船主体结构流体冲击响应主动控制方法和分析

本文以探索性的方式提出了一种有效降低高速舰船主体结构流体冲击瞬态响应的主动最优控制方法,讨论了最优控制原理、观测器和作动器的设计,建立了一套舰船主体结构流体冲击瞬态响应控制仿真系统。通过对一艘实船的仿真分析给出了一些有理论和实际意义的结论。     

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。     

气垫船动力装置系统振动特性研究

本文以一艘全垫升气垫船为研究对象，对其动力装置系统各支架局部振动进行了试验研究，提出了动力装置系统各支架振动特性计算的数学模型并进行了有限元动力分析，对计算结果和试验结果进行了比较研究，得出了一些重要结论，可为同类船设计者提供参考。