基于有限元动力计算的浮筏隔振系统功率流研究

结构在中、低频段的振动功率流计算大多采用导纳法,而复杂结构的导纳采用解析方法不易求得.给出了基于结构有限元动响应分析的振动功率流计算方法,采用该方法推导了一典型浮筏隔振系统的传递功率流表达式,编程计算对比了2种隔振方案(橡胶方案、气囊方案)的传递功率流和隔振效果.该方法对此类复杂浮筏隔振系统的设计有一定的指导作用.     

水下有限长双层圆柱壳舷间声功率传递特性分析

采用模态展开法建立了水下有限长双层加筋圆柱壳的振动声辐射模型,给出了环肋、实肋板和舷间水的阻抗表达式,分析了实肋板的周向、轴向、径向及弯矩作用力对双层圆柱壳结构振动声辐射的影响,比较了舷间水与实肋板的传递功率,并针对实肋板详细分析了不同作用力的功率传递特征及主要作用频段。结果表明：0.5倍环频以下,双层壳体间功率传递以舷间水为主,0.5倍环频以上,实肋板对声辐射峰值的贡献更为明显;实肋板功率传递的四个分量中,环频以下以切向力和径向力传递为主,环频以上四个分量传递功率量级基本相当,轴向力略低。     

圆柱壳体中振动功率流

本文研究了圆柱壳中振动功率流,分析了在不同周向波数和频率下,外载荷传递给圆柱壳中的功率流及功率流在壳体中的传播特性。理论分析表明,可以根据各内力功率流的比例来定量地确定壳体中不同波传播的成份。     

人工磁流源辐射VLF波的传播特性研究

利用大功率高频(HF)电波对多个电离层区域进行调制加热,使电离层中的自然电流产生振荡,被调制的电流组成VLF磁流源,以此作为辐射VLF波的小环天线。利用全波解的方法对磁流源向下辐射的电磁波在电离层中的传播进行数值模拟,计算出在海面上的场强,分析在不同电离层参数和地磁场参数条件下对传播衰减的影响。结果表明：VLF磁流源的磁偶极矩与调制频率和加热功率有关,调制频率越低,加热功率越大,所产生的磁偶极矩越大。调制过程中所产生的电子温度变化对电磁波的传播衰减影响很小,而地磁场参数对传播衰减的影响较大。     

均匀流与非均匀流条件下螺旋桨空泡及噪声试验分析

利用空泡水筒,采用假体模拟伴流的方法,研究了均匀流与非均匀流条件下,不同流速和转速空化数时,螺旋桨空泡形态的变化和辐射噪声特性的差异。由空泡试验结果分析可知：同一流速时,螺旋桨空化程度随转速空化数的减小而变得剧烈;非均匀流条件下,螺旋桨处于不同强度伴流区时,桨叶表面空泡范围和大小差异很大,进入高伴流区时空泡加剧,远离高伴流区时空泡减弱。由噪声试验结果分析得出：针对各空泡数,随着流速的增大,辐射噪声总声级也随之增长;另外,无空泡与有空泡时,其噪声频谱曲线在高频段差异很大,表明空泡噪声对高频段的贡献较低频段大;同时,比较不同空泡状态时噪声总声级发现泡状空泡的辐射噪声总声级最大,片状空泡次之。     

整舱浮筏全频段能量传递数值分析研究

主要研究在宽频带外力的激励下,整舱浮筏隔振系统在全频段范围内的功率流.在计算整舱浮筏隔振系统全频段的功率流时,在低频段采用有限元方法,高频段采用统计能量法,得到整舱浮筏隔振系统全频段范围(10～8000 Hz)的功率流理论计算结果.并对2种方法重叠频段的部分计算结果进行了对比,重叠频段部分整舱浮筏隔振系统振动响应和功率流计算得到的曲线变化趋势基本一致.     

多源激励下浮筏功率流特性的有限元分析

以船用浮筏为研究对象,在有限元方法的基础上,提出了利用四端参数法计算输入上层隔振器功率流、利用导纳法计算输入基座功率流的研究方法,并结合单自由度隔振系统验证了方法的准确性。利用该方法计算分析了扰动特性相同以及扰动特性不同的两设备激励力间的相位关系对输入基座功率流的影响。计算结果表明当设备的扰动特性相同时,相位关系对功率流的影响较为复杂,且影响不容忽视;当相位差为π时对应的低频段功率流最小。当两设备的扰动特性不同时,相位关系对输入基座功率流的影响取决于每台设备的激励谱与该台设备单独工作时隔振效果的综合。     

船舶动力机械隔振设计中的功率流方法与效果评估

通过一个柔性基础上安装电机的隔振系统实例,计算其通过隔振器的功率流,应用功率流传递谱对其隔振性能进行分析评估,并附带研究了电机槽频频段的振动隔离问题,探讨了功率流分析在隔振设计中的可行性,以及功率流评估指标与振级落差指标之间的内在联系。     

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。     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.     

基于波传播分析的水下粘弹性复合圆柱壳振动功率流研究

采用波传播分析方法,讨论了外部敷设粘弹性自由阻尼材料的无限长圆柱壳在流场中受径向简谐激励的振动功率流.用复模量形式计及粘弹性阻尼的损耗因子,研究了自由阻尼圆柱壳在外激励作用下的输入功率流和沿壳体传播的功率流.结果表明粘弹性阻尼层可以明显降低激振力输入壳体的功率流,加快振动波在结构内的衰减,为潜艇结构和水下各种管道的减振降噪提供了一定的理论参考.     

损伤Timoshenko梁振动功率流特性

研究了损伤Timoshenko梁的振动功率流特性.用一局部转动弹簧来模拟梁中的损伤,利用断裂力学的有关理论得到局部弹簧的转动刚度.为了分析问题简便,讨论了一无限长Timoshenko梁在集中载荷作用下的弯曲波运动以及振动功率流的输入与传播,分析了振动功率流与损伤位置及其深度的关系,为Timoshenko梁的损伤识别提供了理论基础.     

周期支撑管路横向振动波传播特性分析

管道系统在船舶行业中应用广泛,其振动及声辐射特性一直以来都是研究的热点.基于Timoshenko梁理论,本文首先利用传递矩阵法计算了单根充液管道的横向振动响应,并通过有限元计算和实验对比验证了计算方法.在此基础上,对管道系统的传递矩阵取特征值得到波传播参数,从而进一步分析了周期支撑的充液管道系统的振动波传递特性.由本文的计算结果可见,基于Timoshenko梁理论的横向振动响应比基于Euler-Bernoulli梁理论的结果更为精准,尤其是在较高频域内.此外,弹性支撑的刚度和间距会影响波阻和波传播带.本文工作将为周期支撑管系的减振提供一定的技术参考.     

实船设备结构振动和水声声强测试分析及噪声源的判别

通过对船上设备和船体的振动、近远场水噪声声压以及主机舱左舷外水声声强分布的测量和对振动与声的相干分析，判断主、辅机激振的耦合对产生声的影响。通过近场声强分布，分析结构和声场耦合、能量交换和有效辐射。提出用声强分布计算频带内噪声辐射声功率占总声功率的比例，结合主、辅机振动谱综合分析方法，实现噪声主要激振源的判断。     

流场中周期加肋圆柱壳振动能量流的实验研究

设计了周期加肋圆柱壳结构模型,对加肋圆柱壳受激振动的能量流进行了实验研究.分别对空气中和水下的周期加肋圆柱壳受外激励的输入能量流进行了测量.发现由于外流场的影响,水下输入能量流值总体要比空气中输入能量流值稍低,在频率相对较低时,理论结果和实验结果较为吻合,随着频率增高,由于杨氏模量和阻尼因子的变化,理论结果稍偏大.验证了理论推导和计算方法的正确性,可为此类结构的减振降噪设计提供参考.     

舰船阻振质量刚性隔振特性研究

利用波动理论的分析、处理方法,分析了阻振质量对船体结构中振动波传递的阻抑特性,讨论了阻振质量偏心布置对其隔振性能的影响。在此基础之上,突破传统柔性隔振理论的局限,开展双层壳动力舱段阻振质量刚性隔振特性研究,从阻抗失配的角度出发,初步给出了具有高传递损失特性的舱壁及出海管道系统结构形式,为船舶结构声学提供参考。研究结果表明:不同形式的阻振质量增大了船体结构的阻抗失配程度,加剧了振动波在船体结构中的波型转换、散射和反射,显著降低了动力舱段中高频带的振动和声辐射。     

The similitude research on underwater complex shell-structure based on SEA

In this paper, the vibration and sound radiation of the underwater complex shell-structure which is the cylindrical shell with hemi-spherical shell on the ends are studied by statistical energy analysis (SEA). The whole shell-structure is divided into the four subsystems, and the SEA physical model and power flow balance equations among these subsystems are established. The similitude relations of input power, coupling loss factor and modal density of the subsystems between the complex shell-structure and its scaled-down model are analyzed. According to the similitude theory and power flow balance equations, when the immerged shell-structures are excited, the similar relations of spatially averaged vibration response and underwater radiating sound power are established for the complex shell-structure and its scaled-down model.     

功率流理论、统计能量分析和能量有限元法之间的关联性

基于能量的方法由于可以克服传统结构动力学在分析高频问题的某些不足,因而在很多工程领域得到广惴河τ?本文全面回顾了功率流理论、统计能量分析、能量有限元法四十年以来的研究进展,以功率流理论为线索,将统计能量分析和能量有限元法进行了较全面的讨论,并将其归纳到基于能量的分析方法的理论框架内.最后,比较三种理论的基本原理,并指出它们在基于类似的能量平衡方程,输入和损耗功率表达形式上的关联性.而且还指出了它们在处理结构振动和声辐射问题上各自适用的频率范围.     

含损伤加筋板结构辐射声功率及指向性变异研究

本文采用结构声振特性中常用参数辐射声功率和辐射指向性来研究含损伤加筋结构的声辐射特性,计算不同加筋情况和结构不同损伤情况下的辐射声功率和远场指向性.基于Mindlin理论,建立描述健康和损伤的四结点有限元板壳单元模型,采用有限元方法计算结构表面动力响应.针对各向同性损伤单元,采取刚度各向整体弱化的方法分析;对于各向异性损伤单元,采用Kachanov理论,引入了x和y两个方向的弹性损伤折减系数.根据Rayleigh积分可以计算结构振动向外辐射的声压,进而可以得到辐射声功率和辐射指向性.考虑到不同损伤存在形式,计算分析了损伤对振动频率、模态以及辐射声功率和指向性的影响.文章建立了一种含损结构的分析方法,通过对一些典型算例分析,在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索.