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。     

基于统计能量分析的船舶舱室阻尼降噪布置优化

[目的]对船舶舱室噪声阻尼控制进行布置优化研究,以提高阻尼减振降噪效果和降低阻尼重量。[方方法]首先,基于SEA理论,对声腔子系统的A计权声压级关于子系统阻尼损耗因子的一阶灵敏度进行理论推导与数值分析。同时,提出阻尼材料的布置数学优化模型并设计优化程序,运用MATLAB对VA One进行二次开发,建立舱室噪声阻尼控制布置优化系统。然后,在此基础上,将阻尼敷设分为5个区域,每个区域的阻尼厚度比为优化变量,以阻尼涂层的总重量为目标函数,以目标舱室的A计权声压级为约束条件,建立实船SEA优化模型并进行布置优化数值研究。[结果]研究结果表明,通过优化程序计算可以得到各区域阻尼敷设的最佳厚度,优化后的阻尼重量可减轻60.4%,有效提高了单位重量阻尼的降噪效果。[结论]该研究成功解决了舱室阻尼降噪的阻尼敷设位置和厚度的选择难题,为阻尼的声学设计提供了可靠的分析方法和指导。     

基于统计能量分析的船舶舱室阻尼降噪布置优化北大核心CSCD

[目的]对船舶舱室噪声阻尼控制进行布置优化研究,以提高阻尼减振降噪效果和降低阻尼重量。[方方法]首先,基于SEA理论,对声腔子系统的A计权声压级关于子系统阻尼损耗因子的一阶灵敏度进行理论推导与数值分析。同时,提出阻尼材料的布置数学优化模型并设计优化程序,运用MATLAB对VA One进行二次开发,建立舱室噪声阻尼控制布置优化系统。然后,在此基础上,将阻尼敷设分为5个区域,每个区域的阻尼厚度比为优化变量,以阻尼涂层的总重量为目标函数,以目标舱室的A计权声压级为约束条件,建立实船SEA优化模型并进行布置优化数值研究。[结果]研究结果表明,通过优化程序计算可以得到各区域阻尼敷设的最佳厚度,优化后的阻尼重量可减轻60.4%,有效提高了单位重量阻尼的降噪效果。[结论]该研究成功解决了舱室阻尼降噪的阻尼敷设位置和厚度的选择难题,为阻尼的声学设计提供了可靠的分析方法和指导。     

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。     

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。     

丁基橡胶阻尼材料对基座减振的实验研究

安装机械设备的基座结构是振动传递到船体结构的重要通道。介绍一种丁基橡胶阻尼材料,测试丁基橡胶的材料损耗因子等动态性能,开展丁基橡胶阻尼材料对基座减振的实验研究。采用振动激励实验方案,对基座结构进行自由阻尼和约束阻尼处理后的振动传递特性实验,分析基座结构的阻尼处理方式和处理部位对振动插入损失的影响,实验结果对基座结构的阻尼减振设计和丁基橡胶阻尼材料的工程应用具有参考价值。     

船舶舵机基座轻量化设计

[目的]研究将结构优化设计方法运用于船舶基座轻量化设计的流程及其效果。[方法]选用船舶常用舵机基座为研究对象,利用结构优化软件Hyperworks建立模型并进行优化设计。分析板厚对应力的灵敏度,通过将整体式基座改为柱状式基座并辅以尺寸优化以及拓扑优化手段,获取更为合理的基座形状、板厚分布以及减轻孔位置,从而最终获得最大的轻量化效果。[结果]结果表明:将整体式基座改为柱状式基座,能使该型基座减重12.61%;进一步进行尺寸优化后,该型基座取得了36.6%的减重效果;进行更进一步的拓扑优化后,该型基座更是取得了减重37.7%的显著效果。[结论]所提的轻量化设计流程和方法能为船舶辅助装置实际工程中的轻量化设计提供参考和思路。     

提高船用阻尼材料应用效果的优化设计方法

基于模态应变能法及结构动力学优化理论,研究提高船用阻尼材料应用效果的多种方法。方法1是在满足所使用阻尼材料重量相同的条件下,首先对阻尼材料进行一定百分比的开孔,与同等重量的实心阻尼材料结构相比,贴敷开孔阻尼材料的结构损耗因子得到了提高;其次,以所用阻尼材料重量为优化目标函数,在满足给定的整体结构损耗因子约束条件下,建立贴敷阻尼材料复合悬臂板优化模型。方法2主要优化设计复合板不同区域阻尼材料的厚度值。方法3则主要针对复合板不同区域阻尼材料的分布进行拓扑优化设计,得出在给定复合板前3阶模态损耗因子约束条件下阻尼材料的最佳厚度值和拓扑分布。研究结果表明:阻尼材料上一定百分比的开孔可有效提高结构减振效果;通过重量目标函数及考虑损耗因子约束的阻尼材料结构厚度优化和拓扑分布优化,可以找到满足指定减振要求下阻尼材料用量最小的结构,且拓扑分布优化效果更好。     

船舶结构复合阻尼材料减振性能实验研究

研制了一种自粘性复合阻尼减振胶板,在-30~60℃宽温域内,材料的平均损耗因子达到0.35。采用单点激励振动模态实验方法,研究了复合阻尼材料对船舶模型振动模态阻尼比的影响。采用动力设备运行模拟激励实验,研究了复合阻尼材料对船舶模型结构的阻尼减振效果。结果表明,粘贴复合阻尼材料后,船舶模型在500Hz范围内的模态阻尼比增加了6倍,船舶底舱结构的平均减振效果达到5dB,船舶甲板结构的平均减振效果达到6~11dB。实验研究结果对于船舶薄壁结构的阻尼减振设计具有参考价值。     

船舶基座中复合减振结构应用实验研究

在船舶基座结构中设计了粘贴粘弹性阻尼层、插入空心阻振结构和填充颗粒等单一减振结构及多种复合减振结构基座结构振动加速度导纳为评价指标,采用振动传递实验对比研究了各种减振方式的减振效果。实验结果表明,粘贴阻尼层在分析频率内减振效果明显,最大减振效果达到了10 d B;在基座结构中简单地插入阻振结构,不仅没有阻振效果,反而使得振动增强;复合减振结构的减振效果优于单一减振结构,所设计的复合减振方案的减振效果达到14.05 d B。研究成果对船舶基座结构声学设计具有参考价值。     

大尺度平台电机基座结构振动响应计算分析

基于ABAQUS建立涵盖主要结构要素的大尺度船舶试验平台全三维动力激励模型,以动力舱内侧挂式电机基座为研究对象,对四种不同结构形式电机基座在设备激励下所引起的振动响应进行数值计算模拟,比较分析基座结构形式对振动响应特性的影响,从降低振动响应角度提出一种改进优化的侧挂式电机基座结构,并应用于实船的设计与建造中。计算分析结果对类似基座结构减振设计具有一定的参考意义和工程借鉴价值。     

某型扫雷舰主机基座阻尼结构优化研究

采用理论计算和试验相结合方法,进行基本钢结构不同阻尼处理形式的减振效果分析,通过基座阻尼结构的优化研究和基座模型阻尼结构的试验研究,选择综合效果好的阻尼结构形式。对其他动力设备基座的阻尼结构优化设计具有较好的借鉴作用。     

船舶尾部舱室噪声预报及控制分析

基于VA one软件平台对某散货船尾部试验模型进行噪声预报及控制效果分析。分析中采用的是统计能量分析法(SEA),在验证计算方法正确的基础上,首先采用新规范标准对10个主要舱室的噪声水平进行预报研究和比对,分析其中舱室噪声超标的可能原因。然后对该分析模型进行不同控制技术的研究分析——吸声技术、隔声技术和阻尼减振技术,并比较在不同位置敷设阻尼材料的降噪程度。研究表明:采用吸声、隔声和阻尼减振技术对降低船舶舱室噪声有显著效果,在激励源舱室敷设阻尼材料,仅对非激励源舱室降噪效果明显,且约束阻尼要比自由阻尼结构对噪声控制效果更有优势。研究结论可以作为船舶舱室噪声实际控制的参考。     

船舶尾部舱室噪声预报及控制分析

基于VA one软件平台对某散货船尾部试验模型进行噪声预报及控制效果分析.分析中采用的是统计能量分析法(SEA),在验证计算方法正确的基础上,首先采用新规范标准对10个主要舱室的噪声水平进行预报研究和比对,分析其中舱室噪声超标的可能原因.然后对该分析模型进行不同控制技术的研究分析——吸声技术、隔声技术和阻尼减振技术,并比较在不同位置敷设阻尼材料的降噪程度.研究表明:采用吸声、隔声和阻尼减振技术对降低船舶舱室噪声有显著效果,在激励源舱室敷设阻尼材料,仅对非激励源舱室降噪效果明显,且约束阻尼要比自由阻尼结构对噪声控制效果更有优势.研究结论可以作为船舶舱室噪声实际控制的参考.     

薄板减振降噪的拓扑优化设计方法

本文采用结构拓扑优化均匀化法，研究了一对短边固支薄板减振降噪问题。通过对比加肋、粘敷阻尼和改变拓扑等条件下结构固有频率和声辐射特性的变化，指出采用结构拓扑优化方法对解谐和减振降噪阻尼材料配置的高效性。对船舶声学隐身设计具有指导意义。     

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.     

船用基座阻尼板敷设工艺减振降噪效果分析

以降低船用基座辐射噪声为研究背景,选取某型船用基座阻尼板为研究对象,研究不同敷设工艺参数条件下的阻尼板减振降噪效果。采用模态测试方式对不同贴合率、不同厚度和不同规格的阻尼板减振降噪效果进行传递函数测试,为实船基座阻尼板敷设工艺的改进提供支撑。     

螺栓连接及其预紧力矩对船舶约束阻尼板振动特性的影响

针对船舶约束阻尼板的不同敷设工艺方案,通过数值仿真计算及试验测试约束阻尼板的结构模态阻尼因子,分析螺栓及螺栓预紧力矩对结构模态阻尼因子的影响。仿真计算与试验结果发现,在约束阻尼层上增加螺栓后,各阶模态阻尼因子明显增加;当螺栓预紧力矩在一定范围时,绝大部分的各阶模态频率略有增加,但变化值较小,约束阻尼板上的螺栓不仅可以固定阻尼胶板还能明显增加阻尼板的减振降噪性能,但螺栓预紧力矩对阻尼板振动性能影响不大。     

负泊松比超材料浮筏设计与减振机理研究

提出一种基于负泊松比超材料筏架的新型轻量化浮筏减振装置。建立了浮筏-基座-实船的有限元模型。通过数值计算,在船舶满载出港工况下比较4种浮筏的振级落差、筏体强度及传递到船底板的振级,探讨超材料浮筏在实船上应用的可行性。研究表明,采用负泊松比超材料填充的筏体在某些频段能提高浮筏的振级落差,减小主机传递到机舱船底板的振动强度,可以显著降低筏架重量。负泊松比超材料浮筏结构具有轻量化、高隔振效果、高降噪性能等特点,在船舶动力设备舱室减振中具有重要应用价值。     

考虑振级落差要求的齿轮箱基座优化设计

对某新型齿轮箱基座采用结构动力学优化方法进行设计改进,建立了考虑指定频率区间内振级落差性能要求,以基座重量为目标函数的齿轮箱基座尺寸与拓扑优化设计模型.通过两种优化方案,使新型基座低中频段振级落差由5dB提高到12dB,找到对振动传递影响较大的肋板和减振效果良好的结构拓扑形式.