功率流理论在柔性振动控制技术中的应用与发展

  目的  研究舰船主动隔振系统的能量波动特性。  方法  首先,建立一种浮筏混合隔振系统广义数理模型,包含有多向复合扰动振源、分布参数主/被动一体式隔振器、分散中间质量及弹性安装基础,并从声振能传递与控制角度揭示系统的耦合振动机理。然后,结合工程中隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究隔振器内共振、中间结构波动效应、中间质量与机器质量比以及不同作动器布置方案对系统能量传递的影响。  结果  分析结果表明：相比于传统的浮筏隔振系统,尤其是在中、高频共振区,分散中间质量隔振系统对于振动能量的隔离效果有明显的提高;对作动器施加约束降低了未施加约束时的理论预测误差。  结论  此类混合隔振系统在整个频段内具有良好的隔振效果,隔离性能超过传统隔振系统15 dB以上,且考虑作动器输出约束后更符合工程实际。     

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。     

机械设备轻量化中间质量双层隔振技术研究

某些运用环境对机械设备的隔振装置设计既提出了高隔振指标,又对其重量、结构尺寸提出了严格限制,若采用传统的整体框架式中间质量的双层（或浮筏）隔振装置,其或因为隔振装置质量和安装空间过大,导致工程目标无法实现。基于此,本文提出一种将上、下层隔振器通过与刚性质量块相连接的紧凑型结构形式的轻量化双层隔振单元,并通过多个隔振单元按一定原则分布组成的多轻量化中间质量双层隔振系统来支撑机械设备,达到高效隔振、减轻中间质量目的的轻量化隔振效果。当前,国内外对整体框架式与轻量化双层隔振系统的性能缺乏对比研究,本文建立简化的解析与数值分析模型,分析系统设计参数对隔振效果的影响,并设计相应的实际系统进行验证。结果表明：在相同中间质量大小的条件下,轻量化中间质量形式可获得比框架式在全频段更好的隔振效果,为轻量化中间质量双层隔振系统设计提供了定性理论依据,并且该项技术已在舰船上得到成功应用。     

舰船隔振系统的数学建模与分析

随着现代舰船事业的发展与进步,海上航行安全稳定的重要性逐渐突显出来。特别是舰船隔振系统,其气囊隔震器的承载性较强且固有频率不高,具有较高的驻波频率,所以在舰船振动控制中得到广泛应用。根据既有研究结果显示,充气压力会直接影响气囊刚度,伴随充气压力的不断提高,气囊的刚度也会随之增大,非线性特性明显。在舰船隔振系统研究领域,为确保舰船隔振效果,需合理地构建数学模型,并通过必要的验证,确定舰船隔振系统的有效性,为舰船海上航行提供必要保障。为此,有必要重点研究并分析舰船隔振系统数学模型的构建。     

柴油机周期双层隔振系统振动特性

舰船对动力设备的隔振性能要求越来越高,基于柴油机双层隔振系统,利用周期结构对弹性波的带隙特性,将双层隔振系统的筏体设计成周期结构。在ANSYS中对双层隔振系统进行谐响应计算,通过对比分析,斜方柱周期筏体在200-1000Hz内具有更好的隔振效果,在410.5 Hz、807 Hz处出现带宽分别为15Hz、29.5Hz带隙。采用缩减周期数的斜方柱周期筏体建立双层隔振实验系统,验证了斜方柱周期结构的带隙特性。     

舰船上层建筑的隔振及抗冲击特性分析

舰船上层建筑由于有众多的仪器设备,因而其隔振与抗冲击性能受到重视.采用基于有限元的数值模拟方法,对某舰船上层建筑进行了隔振与抗冲击设计以及动力学特性分析.为了揭示舰船上层建筑的振动与冲击响应规律,模拟分析了上层建筑的隔振形式以及隔振参数对来自机舱振动传递的影响,探讨了水下非接触爆炸载荷,包括爆炸冲击波以及爆炸产生的二次脉动对舰船上层建筑的影响,为舰船的隔振与抗冲击设计提供了参考.     

浮筏隔振系统三向振动传递特性研究

针对浮筏隔振系统,建立包含设备、减振器、筏架和基座的三向振动传递动力学模型。分别建立了减振器的阻抗方程和设备、筏架及基座等结构件的导纳方程,并基于阻抗综合法获得浮筏隔振系统三向动力学模型。通过试验,验证了该模型对于浮筏三向振动传递估算的精度满足工程要求。最后,分析设备不同方向激励对基座三向振动响应的影响,证明了在浮筏振动传递特性研究中考虑三向的必要性,可对舰船中浮筏隔振系统设计提供重要的技术支撑。     

舰船刚性阻振质量复合托板隔振特性优化设计(英文)

In considering the theory of structural dynamic optimization design, a design method of the structural style of ship composite brace with rigid vibration isolation mass was studied. Two kinds of structural dynamic optimization formulations minimizing the vibration acceleration of the non-pressure hull on the restraining condition of the gross weight of the ship cabin were established: 1) dynamic optimization of the sectional dimensions of the rigid vibration isolation mass in the composite brace; 2) dynamic optimization of the arranging position of the rigid vibration isolation mass. Through the optimization results, sectional dimensions and the arranging position of the rigid vibration isolation mass with better performance in reducing vibration were gained, and some reference was provided for practical engineering designs as well as enrichment of the design method of a novel ship vibration-isolation brace.     

舰船主动隔振技术综述

针对舰船隔振系统介绍了被动隔振和主动隔振概念;总结了舰船主动隔振常用作动器以及隔振系统的建模方法;概述了主动隔振系统的主要控制方法;最后对舰船主动隔振未来的发展方向作了简短的评述与展望.     

舰船隔振系统参数分析的数学模型研究

为了有效提高舰船隔振系统参数匹配度分析的准确性,设计一种舰船隔振系统参数匹配度分析模型。通过船舶当前隔振系统的数据嗅探分析程序,提取监听数据信息并通过变频处理,保证数据信息的完整性,设其为无阻尼结构建立振动方程,计算舰船隔振系统结构振动固有频率的灵敏度,依靠通量公式和约束条件建立匹配度目标函数,根据匹配度分析公式,实现当船船舶隔振系统匹配度分析,完成模型的建立。仿真环境下实验数据表明,应用该分析模型获取的匹配度结果,纵向振幅匹配度分析准确率提高了32%,横向振幅匹配度分析准确率提高了27%,可以有效提高舰船隔振系统参数匹配度分析的准确性。     

船舶隔振系统的磁流变隔振器设计

船载机械设备种类非常多,机械设备的运转会造成船体的振动,此外,海浪的冲击作用以及螺旋桨的运转也会造成船体的振动,船舶振动会影响船载精密设备的运行状态,甚至对机械结构造成破坏,因此,有必要对船舶的隔振系统进行研究。本文重点应用的一种隔振手段是磁流变隔振器,这种隔振器基于磁流变弹性材料,本文重点介绍了船舶的振动模型以及磁流变隔振器的隔振原理,并基于有限元分析软件Abaqus对隔振系统的模态进行了分析和仿真。     

舰船基座上双层隔振系统能量流数值分析

对安装在柔性基础上的双层隔振装置建立了中低频能量流计算方法,考虑了基础柔性,减振器布置位置和激励源不对称性,用传递矩阵和模态叠加法数值计算了矩形薄板上安装的双层隔振系统能量流传递和振动参数传递率,对主要设计参数进行了讨论。     

某船舶推进系统的固有振动特性计算与分析

以某船整个推进系统为研究对象,基于有限元方法,建立了推进系统的有限元模型,计算分析了该推进系统固有振动特性,得到其固有频率和固有振型.结果分析表明:该推进系统的模态振型以螺旋桨和艉轴弯曲变形为主,在52.2 r/min的转速下,该推进系统发生共振.这为推进系统的结构优化提供了参考.     

船舶动力系统的隔振装置冲击响应研究

舰船的振动源主要包括螺旋桨、动力主机和海浪拍打等方面,振动不仅会影响船载设备的运行精度,还能造成船载设备的机械损伤。因此,有必要设计合理的减振结构降低舰船的振动。本文主要研究船舶动力系统的隔振装置,重点对隔振装置的多体动力学特性和振动冲击响应进行建模,并利用仿真分析软件ADAMS平台对该动力系统隔振装置在一定主机转速下的振动特性进行仿真试验。     

摆盘发动机的隔振及振动特性的仿真分析

摆盘发动机的振动是水下航行器噪声的主要来源.发动机的隔振设计以及在隔振条件下的振动特性成为研究关注的焦点.本文运用虚拟样机技术,建立了摆盘发动机在隔振条件下的三维模型.通过对发动机结构以及工作过程的模拟,对发动机主要部件进行了运动仿真分析.通过调整发动机的结构参数,研究了不同摆盘倾角时的部件受力与运动特性.通过调整发动机的隔振参数,研究了不同支承刚度时发动机的振动规律.研究结果对降低摆盘发动机的振动、提高发动机的机械效率具有参考意义.     

负泊松比超材料隔振基座的实船应用分析

  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。