舰艇结构水下振动和声辐射特性研究

以舰艇结构振动与噪声预报为研究背景,采用有限元和边界元相结合的方法研究水下航行器的振动和声辐射特性,提出对流固耦合界面、流场边界的处理方法,并采用模态试验对理论计算模型进行修正;通过对实验及计算结果的分析,探索了流体、圆柱形壳体、动力装置和隔振器组成的流固耦合体的动力学特性,为舰艇结构声学设计提供了参考.     

弹性结构振动和声辐射的相似性分析

本文以弹性平板为例，分析它在已知外力激励下，振动、耦合振动和声辐射的相似性，从而给出弹性结构振动和声辐射的相似条件和相似关系。     

粘弹性复合材料结构水中振动及声辐射研究进展综述

文章系统回顾了水中结构振动和声辐射的理论和计算方法.介绍了声场和水中弹性结构声-振耦合问题求解的理论及数值方法的研究情况.文中也回顾了粘弹性复合材料板壳结构动态特性和声辐射的研究情况,并对水中粘弹性复合材料结构声辐射问题的研究前景进行了展望.     

螺旋桨激振力传递模式下的艇体振动和声辐射分析

潜艇的艇体结构是潜艇螺旋桨激振力向外辐射噪声的重要通道,而轴系是螺旋桨激振力传递到艇体的必经之路,因此有必要研究潜艇轴系向艇体传递的激振力对潜艇艇体振动和辐射声功率的影响。为此,分别针对螺旋桨轴向激振力、螺旋桨侧向激振力和螺旋桨垂向激振力工况,使用模式分析的方法,将轴系对艇体的作用力分解为互不相关的力传递模式的叠加。建立潜艇结构有限元模型,采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,分析单阶力传递模式作用于艇体时艇体的振动和声辐射特性。所做的研究可为分析螺旋桨激振力作用下的艇体振动和声辐射提供一种新的方法。     

结构振动的水中声辐射计算

本文对水下三维弹性结构振动的声辐射问题进行了流体-结构声耦合振动的数值计算。对结构部分采用有限元法。流体部分采用边界元法。文中着重研究了边界元法中矩阵元素的数值计算,解决了流体与结构作用界面上的结合问题并简化了计算,编制了相应的较适用的计算机程序,对实例在微机上进行了计算,得到了满意的计算结果。     

双层壳体的船舶动力舱振动与声辐射的有限元结合边界元数值计算

利用ANSYS有限元软件，建立了双层壳体的船舶动力舱的水下结构流体耦合的声振模型。采用有限元结合边界元的方法，数值计算并分析了耐压壳体和轻质外壳的厚度变化对动力机械振动传递、水下外壳振动以及辐射噪声的影响，计算结果表明，本文的方法对大型复杂结构的水下声振预估有借鉴价值。     

水下结构物低频振动相关性及声辐射特性分析

振动相关性普遍存在于水下结构物低频总振动中.本文基于有限元／边界元理论给出了水下结构物低频振动模型及求解方法,讨论了舷间、舷外附连水以及大型机组基座、舱内铺板、设备等近低频振动特性的影响.在此基础上,研究了推进器通过轴系纵向激励引起结构的低频弯曲振动与纵向振动的相关性,并进行声辐射计算分析.研究结果对理解推进器交变力作...     

舰艇结构水下振动和声辐射特性研究

以舰艇结构振动与噪声预报为研究背景，采用有限元和边界元相结合的方法研究水下航行器的振动和声辐射特性，提出对流固耦合界面、流场边界的处理方法，并采用模态试验对理论计算模型进行修正；通过对实验及计算结果的分析，探索了流体、圆柱形壳体、动力装置和隔振器组成的流固耦合体的动力学特性，为舰艇结构声学设计提供了参考。     

声激励水下旋转壳体振动和声辐射的数值预报

本文将有限元加边界元——修正的模态分解法推广到对水下任意形旋转壳体在近场声源激励下振动和声辐射的数值预报问题。以长短轴比为2:1的水下椭球薄壳的声激励问题为例进行了具体计算,其中声源为置在椭球壳端部附近轴线上的单极子或偶极子型点声源。给出了椭球壳弹性振动的辐射声和总辐射声的指向性计算结果,并与把椭球壳作为刚性体的计算结果进行比较。结果表明:在总声场指向性的预报中,如果不考虑椭球壳弹性振动产生的辐射声将会导致大的误差,特别当激励源频率在壳体的谐振频率附近时,壳体辐射声对声场的贡献远远大于声源本身的贡献。     

舷间液舱模型声振耦合特性及声辐射控制

水下航行体内部设备产生的振动能量通过舷间液舱侧板和舱内水介质两个途径的耦合和传递,在外场产生辐射噪声,成为机械噪声控制的一个短板。文中以舷间液舱外场声辐射控制为背景,采用解析方法建立了液舱结构振动与内外声场的声振耦合模型,计算分析了液舱侧板及液舱内部介质对振动传递和外场声辐射的影响,结果认为敷设声学覆盖层并减小液舱侧板材料刚度能够有效控制外场辐射声功率。文章为舷间液舱的"声短路"控制提供了新的思路。     

海试方舱桅杆结构有限元分析

运用有限元分析程序ANSYS对桅杆建立了三维有限元模型,计算后得到了桅杆各部位的力学特性数据(包括最大应力水平及位移等).通过分析,验证了桅杆在规定的海况下,结构满足强度、刚度和稳定性要求.     

基于有限元法的箱型梁极限强度影响因素及敏感分析

船体箱型梁极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性。本文开展对箱型梁简化模型的极限强度研究,基于非线性有限元法计算3种典型箱型梁模型的极限强度,与已有实验数据比对,验证本文有限元算法的可靠性。通过分析箱型梁边界条件类型、网格密度大小和初始缺陷等敏感因素,发现边界条件未设置延长段的模型计算误差达到了20%,粗糙网格计算误差达到了30%,初始缺陷大小为0.01～0.02倍箱型梁跨长时,计算结果敏感性较小。     

流场中变截面加筋柱壳结构声振特性分析

基于传递矩阵法给出了流场中变截面加筋柱壳结构在受集中力和声压作用下振动与声辐射的求解过程,并在确定模态截断算法有效性的基础上开展对结构振动特性的研究,分析了环板-圆柱壳加筋柱壳结构的损耗因子、流体介质、壳体厚度、环肋数目对其声振特性的影响.结果表明,流体介质的存在使结构振动减小,辐射声压增加;损耗因子增加,振动和辐射声压在中高频段降低;壳体厚度增大,壳体的振动响应减小,低频段辐射声压降低,高频段辐射声压交叉波动;环肋数目增加,结构振动减小,在中高频段,辐射声压降低.     

流场中变截面加筋柱壳结构声振特性分析

基于传递矩阵法给出了流场中变截面加筋柱壳结构在受集中力和声压作用下振动与声辐射的求解过程,并在确定模态截断算法有效性的基础上开展对结构振动特性的研究,分析了环板-圆柱壳加筋柱壳结构的损耗因子、流体介质、壳体厚度、环肋数目对其声振特性的影响。结果表明,流体介质的存在使结构振动减小,辐射声压增加;损耗因子增加,振动和辐射声压在中高频段降低;壳体厚度增大,壳体的振动响应减小,低频段辐射声压降低,高频段辐射声压交叉波动;环肋数目增加,结构振动减小,在中高频段,辐射声压降低。     

基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究

上层建筑振动是影响船舶整体稳定性的主要因素,所以对其进行有效分析具有重要的现实意义。本次针对以往基于经验公式建立软件程序来计算上层建筑振动频率,存在精度不足的问题,提出一种有限元分析方法。利用有限元分析法进行船舶上层建筑振动性能研究主要分为两部分:先是选定船舶参数,利用利用Ansys软件进行上层结构有限元建模;后是对该模型进行求解,计算船舶上层建筑振动频率,实现振动性能研究,并与基于经验公式软件程序法进行对比,得出有限元分析法精度更高,结果更接近真实值。     

带自由面流体运动的拉格朗日有限元分析

介绍了拉格朗日描述下的非定常不可压缩带自由面流体运动的有限元分析.在时间积分中采用速度修正法,采用速度修正分步法不仅可以让速度和压力均采用同阶插值函数,而且可以使算法变得更简单.用四边形单元对所求区域加以划分,并借助于Galerkin加权余量法导出相应的有限元方程组.通过实例计算,阐明了用该方法来分析带自由面流体运动的有效性及其实用性.     

Coarse mesh finite element model for cruise ship global and local vibration analysis

This paper presents a practical procedure for creating finite element (FE) model for vibration analysis of cruise ships. The most preferable FE modelling approaches are studied and discussed through case studies of common ship structures, which cover the range from low to high frequencies. The application of homogenized equivalent single layer (ESL) theory based equivalent element for stiffened panel is extended to local forced vibration analysis, where inertia induced interaction between plate and stiffener occurs. Modal method is used with an energy-based correction for accounting the plate-stiffener interaction into modal properties. Case study results reveal that mesh density of one 4-node element per web frame spacing is suitable for global FE-model when vibration analysis is limited to global hull girder modes. For such modes it is sufficient to only include the membrane stiffness of stiffened panels. For investigating the response at higher frequencies, bending properties of stiffened panel should be included and mesh density should be at least two elements per web frame spacing. Then forced vibration analysis can be performed with an excellent accuracy up to frequencies about one third of the local plate natural frequencies between the stiffeners. Beyond that, the influence of the local plate vibration becomes more significant in panel vibration, making the ESL-theory based element limited. With the applied correction method, the validity of the ESL-model can be extended to approximately two thirds of the local plate natural frequency.     

曲线箱梁剪力滞效应的有限元分析

用有限元分析软件ANSYS模拟了比例为1:7的单箱单室预应力曲线箱梁模型,与实际试验中采集数据相对比,分析不同的箱梁参数对剪力滞效应的影响情况;分析在集中荷载和均布荷载情况下,不同的曲率中心角、宽跨比、宽厚比、板厚比时,箱梁剪力滞效应的变化情况及规律。     

排水洞围岩稳定性有限元分析研究

介绍了3D-σ有限元法用于评价排水洞稳定性的基本方法,并结合深溪沟排水洞施工实例,对锚固支护方式等因素进行了有限元分析。工程实践表明,围岩应力状态是支护设计的依据,而适时支护是非常重要的,选择在围岩尚未丧失其抗载能力的时刻,及时进行衬砌支护,这对确保围岩稳定和支护安全具有重要意义。