周期性阻振质量船体板弯曲振动带隙研究

文章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的能带结构、本征位移场以及频率响应函数,研究了周期性阻振质量船体板的弯曲振动带隙特性,并进行了试验验证。研究结果表明,阻振质量的引入导致周期性阻振质量船体板的能带结构中弯曲振动带隙的产生,引起了弯曲振动波衰减和振动抑制,通过调节阻振质量的几何参数可以实现船体板弯曲振动带隙的人工主动调控,为船舶与海洋工程结构的振动与噪声控制提供了新的思路。     

周期弹簧振子结构的局域共振带隙和布拉格带隙特征研究

设计一种周期单元由一个弹簧振子与多个吸振器并联而成的周期弹簧振子结构,该结构可以同时实现低频段的局域共振(LR)带隙和高频段的Bragg带隙。建立周期弹簧振子结构的动力学模型,推导波在周期单元中传播的特征方程,详细分析结构参数对振动带隙边界频率的影响,研究周期结构的振动衰减性能。研究结果表明,周期弹簧振子在低频和高频均具有振动带隙特征,可以应用于结构的减振设计。     

船用推力轴承整体减振系统振动传递特性研究

[目的]采用推力轴承整体减振技术可改变推进轴系的纵振传递路径,衰减螺旋桨传递至船体的振动能量,从而实现降噪的目的。[方法]为掌握螺旋桨不同方向激励力的传递规律,建立桨—轴—船体的数值分析模型,分析螺旋桨纵向和横向单位激励力作用下系统的振动传递特性,对比推力轴承整体减振与传统刚性支撑两种安装方式下船体的振动响应,并识别出对应的优势模态,然后利用间接识别法计算螺旋桨的纵向力谱,并以此作为输入评估系统的减振性能,最后对推力轴承整体减振系统的激励响应特性进行实验研究。[结果]结果表明,与传统刚性支撑方案相比,推力轴承整体减振技术对于螺旋桨横向激励衰减效果不明显,但对于螺旋桨纵向激励具有10 dB以上减振效果。[结论]应用整体减振技术可使船用推力轴承纵向振动具有良好的衰减效果,所得结论可为船用推力轴承减振装置设计提供一种新的思路。     

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。     

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。     

饱和含液穿孔板条水润滑艉轴承减振性能研究

[目的]水润滑艉轴承是轴系振动的主要传递部件,为了提高其减振降噪的动态性能,[方法]设计一种饱和含液穿孔板条。基于流固耦合理论,利用有限元软件ANSYS进行常规水润滑艉轴承和阻尼增强型水润滑艉轴承的模态分析及谐响应分析,以得到穿孔板条对轴承动态特性的影响规律。[结果]仿真和试验结果表明:饱和含液穿孔板条设计可以有效降低艉轴承振动的幅值传递水平。[结论]研究结果对于艉轴承的减振性能提升具有一定的指导意义。     

周期支撑充液管路轴向振动特性分析

基于Timoshenko理论,采用传递矩阵法计算了充液周期结构管路和周期支撑管路轴向振动传递特性,分析了轴向波波数实部、虚部与轴向波传播特性之间的关系。计算表明,轴向周期结构管路与轴向周期支撑管路系统均存在振动带隙,且振动带隙范围与轴向波波数实部、虚部之间一一对应。还分析了单个晶胞长度与支撑刚度对轴向振动带隙的影响。研究结果可为管路系统的振动噪声控制提供有效的技术支撑。     

质量块-支架梁局域共振板结构的低频振动带隙特性研究

采用数值方法对质量块-支架梁声子晶体板结构进行振动带隙特性分析,设计4种质量块-支架梁局域共振板结构模型,分析得出带隙比较好的模型.然后改变该模型结构的材料和尺寸参数,调节模型的带隙范围,实现了对低频振动的有效控制,并通过数值仿真与试验测试验证了这种板结构的振动带隙现象.文中设计的结构模型在71.3～120 Hz内可以产生带隙,具有较为优越的低频振动特性,这为薄壳结构的低频振动控制提供了有效方法.     

环肋圆锥壳基座振动传递的粘弹性阻尼控制技术研究

敷设粘弹性阻尼材料是船舶结构进行减振降噪的一种有效方式。该文利用有限元迭代法对具有频变特性的粘弹性材料的振动响应进行计算,并验证了计算方法的正确性。同时对粘弹性阻尼材料在带有环肋圆锥壳基座结构的敷设方法进行了研究。研究结果表明对基座的腹板敷设约束阻尼层结构可有效地降低整个结构的振动响应。     

刚性阻振质量阻隔振动波传递特性数值研究

基于阻抗失配原理,从波动角度分析了刚性阻振质量阻隔振动波传递的特性,并利用有限元法数值研究了重量及截面形状参数对刚性阻振质量隔振性能的影响。结果表明:刚性阻振质量能有效隔离中高频振动波的传递,且其重量越大,隔振效果越好,而对低频振动波则几乎不起隔离作用;对于矩形截面的刚性阻振质量,适当增大其截面高度同时减小截面宽度,可有效提高刚性阻振质量的隔振降噪效果,这对刚性阻振质量在船体结构减振降噪中的应用具有一定的参考意义。     

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.     

方钢隔振结构对结构噪声隔离作用的理论分析与试验

利用波动理论的分析、处理方法,分析振动波在钢板结构中传播遇到方钢结构时的反射、透射等传播规律,分析了方钢结构隔振降噪的机理,得出了隔振系数的具体表达式,并给出了隔声量随频率及方钢尺寸的变化曲线.最后,建立了"T"形组合板结构试验模型,在两块板的结合部位加方钢,试验研究了振动波从垂直板经方钢而传至水平板的过程,并通过比较有无方钢情况下水平板的响应,以验证方钢减振降噪的效果.研究结果表明:方钢的存在起到了明显的隔振作用,水平板的平均减振效果达5dB,研究所得结论在船体结构减振降噪中具有重要的应用价值.     

船体基座结构的阻振技术研究

基于刚性质量阻振原理,对基座提出空心质量阻振与阻尼减振相结合的复合阻振技术。采用FE-SEA混合法,建立基座至双层圆柱壳体的振动传递及辐射特性分析模型,通过振动传递特性实验验证模型的准确性。在50~5 000 Hz宽频范围内对比分析在基座腹板底部插入实心或空心阻振质量,以及在基座表面粘贴丁基橡胶阻尼材料的减振降噪性能。结果表明,空心阻振质量比实心阻振质量、复合阻振技术比单独减振技术的减振降噪效果更加明显,这对机械设备支撑结构的振动控制及降噪设计具有工程应用价值。     

小水线面双体船声辐射特性研究

运用结构有限元法与声学边界元法,对小水线面双体船振动声学特性数值计算问题进行了研究.通过结构动力响应分析,获得结构振动响应特性参数.以船体结构频响分析计算结果为声学边界条件,对小水线面双体船近场声学特性进行了边界元计算.对比不同工况下的结构声学特性,为进一步实现结构减振降噪提供参考.     

后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响

[目的]为了研究后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响,[方法]针对螺旋桨不定常激振力诱发的艇体结构辐射声,以SUBOFF潜艇为原型,建立了包含螺旋桨和轴系实体结构单元的潜艇整艇模型,采用通用有限元程序NASTRAN计算其在真空中的振动特性,同时采用附加质量附加阻尼算法计算其在水下的振动和声辐射特性,对潜艇整艇结构在螺旋桨垂向激振力作用下的振动与声辐射特性进行分析,并着重考虑了后艉轴承刚度对潜艇整艇结构振动与声辐射的影响规律。[结果]研究指出,降低后艉轴承刚度使潜艇结构振动与声辐射的能力主要向其第2阶整体弯曲振动模态频率处集中,且第2阶整体弯曲振动模态频率逐渐向低频移动;在第2阶整体弯曲振动模态频率以上频段降低后艉轴承的刚度能够有效降低潜艇整艇结构的振动和声辐射。[结论]所得结果可为声学设计阶段潜艇关键部位结构参数的选取提供参考。     

舰艇桨-轴系-船体耦合振动测试实尺度试验台设计

为获得舰艇桨-轴系-基座-船体的振动传递规律,分析桨-轴系-船体耦合动力特性数值计算的合理性,考核轴系各项减振措施的减振效果,搭建了基于减振降噪设计且与实舰较吻合的桨-轴系-船体耦合振动测试的实尺度试验台。通过基座阻抗特性、轴系和船体振动响应、轴系模态等试验和各项减振措施测试,获得了耦合系统纵向振动频响传递函数、船体结构响应特性以及为修正耦合动力特性数值计算所需试验数据,考核了各项减振降噪措施。     

海洋平台机座阻尼结合阻振质量减振分析

应用波分析法研究结构声在机座板结构中的传导特性,并对比分析层合阻尼结构的解析解和数值解,验证阻尼建模方法的正确性.依据阻尼材料的工程选用原则对阻尼材料进行选型,并基于有限元法研究阻尼粘贴方式对机座结构的动力学特性影响规律,分析表明多层复合阻尼材料相比于普通阻尼材料具有更好的减振效果.在此基础上研究某平台发电机组机座敷设多层复合阻尼结构对平台舱室振动特性的影响,并分析阻尼层厚度对平台振动特性的影响.研究阻振质量对贴敷多层复合阻尼减振特性的影响,研究表明阻振质量结合阻尼减振可使减振效果相比单独应用阻尼有较大程度提高.     

基于波动法的双层板振动功率流分析

[目的]耦合双层板结构是船体中的常见结构,研究其结构振动及其功率流特性具有重要意义。[方法]基于薄板理论,采用波动法建立有限尺寸双层板的振动模型,在结构耦合及激励处离散,由连续条件将各离散板的运动方程组装。运用上述方法,验证波动法解析解与有限元法数值解的准确性。在此基础上,分析激励力角度、连接件角度及其厚度对振动功率流的影响。[结果]研究结果表明:弯曲振动功率流和面内振动功率流均随着频率的增加而增大,而面内振动功率流在低频段远小于弯曲振动功率流,随着频率的增加,二者逐渐靠近;弯曲振动功率流在全频段随着激励力角度的增加而增大,面内振动功率流在高频段随之减小;随着连接件的倾角和厚度的增大,都会使接收板的振动功率流降低。[结论]研究结果对于双层板结构的设计及应用具有一定的参考价值。     

周期性加肋板振动带隙研究

文章采用有限元方法计算研究了周期性加肋板结构的振动带隙和能带结构特性,研究了肋骨惯性矩、肋骨间距、肋骨密度、板材密度、板边长比等对结构带隙的影响,分析了周期性加肋板结构的频率响应函数,得出了一些有意义的结论,对周期性梁板类结构带隙特性在振动与噪声控制领域的应用提供了新的思路.     

钢制金属I型夹芯板界面疲劳脱粘特性分析

[目的]针对金属I型夹芯板界面的脱粘失效破坏,开展金属夹芯板界面疲劳脱粘特性分析。[方法]基于内聚力模型理论,考虑时间历程、三维结构节点多自由度的损伤演化方程与收敛判定准则,开发适用于三维复杂结构的界面疲劳脱粘模拟程序;与焊接接头脱粘实验结果进行对比,验证所开发程序的准确性,并进一步对钢制金属I型夹芯板的界面疲劳脱粘行为进行数值模拟。[结果]结果显示,所开发的三维界面疲劳脱粘数值模拟程序与焊接接头脱粘实验间最大的模拟误差仅为14.05%;I型夹芯板承受面外载荷时,夹芯板界面处的脱粘破坏主要表现为沿焊缝方向的表面裂纹扩展,当裂纹扩展至夹芯板长度的70%左右时,裂纹开始贯穿腹板形成贯穿裂纹。[结论]所开发的三维复杂结构界面疲劳脱粘程序可以实现对金属夹芯板界面疲劳脱粘寿命的有效评估,对实际工程应用具有一定的指导意义。