三体船总振动简化预报研究

三体船的结构与常规船差别很大,其总振动呈现有别于常规船型的振动特性。针对某型三体船进行总振动分析,先采用三维有限元法进行预报,再采用迁移矩阵法进行简化预报,探讨了三体船模态计算时的片体刚度缩减。结果证明,只有采用整船三维有限元法才可获取三体船复杂振动特性。但在设计的早期阶段,可将片体刚度按一定比例合并至主体中,再采用迁移矩阵法预报,进而快速进行三体船振动模态预报,同时预报误差可控制在较小范围内,有利于设计的早期阶段进行结构设计方案论证分析。     

压电类船舶智能结构动态特性分析

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

环状粘弹层合悬臂薄壁圆柱壳的振动特性研究

文章采用传递矩阵法分析了悬臂边界条件下环状局部覆盖粘弹层合薄壁圆柱壳的振动特性。基于乐甫薄壳理论,结合粘弹性阻尼的变形协调关系和层间作用力关系,建立了基层和约束层薄壁圆柱壳的一阶状态微分方程,利用传递矩阵法推导了结构的整体传递矩阵,并通过高精度的精细积分方法进行求解,得到了固有频率、损耗因子和三维振型,探讨了约束阻尼层位置变化时对振动特性的影响,并通过有限元法进行了比较,通过算例验证了传递矩阵法对模态特性分析的有效性,前25阶模态以周向振动为主,最低阶固有频率对应的三维模态振型为(1,5),并且在悬臂端的振动位移最大,约束阻尼层覆盖位置对薄壁圆柱壳振动特性的影响较大。     

基于不完全模态测量数据的粘性阻尼矩阵的修正

在实际工程中,由有限元模型得到的计算值与通过试验获得的测量值之间往往存在偏差,为了能够精确预测结构的动力响应,依据测量模态数据修正存在的动力模型是非常必要的。本文考虑用不完备复模态测量数据修正粘性阻尼矩阵的问题。在假定分析质量矩阵与刚度矩阵是精确的情况下,通过求解一个约束最优化问题,得到了满足特征方程的加权Frobenius范数意义下的最优对称非负定修正矩阵。     

泥浆泵舱顶部甲板减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象，利用数值计算和振动测试结合的方法对其减振方案进行研究。设置两种泥浆泵运行工况，利用振动分析仪测量甲板上表面8个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型，通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前五阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果和测试结果吻合，验证数值模型可靠性。分析发现顶部甲板固有频率远离激励频率，结构振动属于强迫振动，主要由泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨引起。甲板振动速度不符合规范要求，因此提出两种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应，结果满足规范要求。研究结果为船体局部结构设计和减振设计提供参考。     

基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计

针对船舶舱室甲板的结构振动特点,结合有关船舶舱室的甲板结构振动标准文件,运用于虚拟仪器环境软件LabVIEW系统,开发针对船舶舱室的甲板结构振动虚拟测量分析及评价系统.通过对实船舱室甲板的振动测试．对比分析该系统结果与传统模拟振动测试分析仪VA-10的测试结果,认为该虚拟测试系统具有较好的可靠性和较高的精度,能较好满足工程测试的需要。在此系统基础上可以扩展进行船舶结构的运行模态分析功能的搭建,成为航行振动评价及有害振动诊断的工具。     

甲板运输船艏部舱段有限元强度分析

考虑甲板运输船的甲板相对较宽,容易导致尺度比超出规范的限定,因此其强度分析应该特殊考虑.利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran建立舱段有限元模型,对甲板运输船的艏部舱段在总纵外载荷、外部水压力和甲板局部载荷作用下的强度进行直接计算和分析.     

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。     

新型深水工程勘察船振动预报分析

作为深水油田开发勘探装备的新型深水工程勘察船,结构设计必须充分考虑预防结构有害振动的产生,以满足深水勘察的作业要求。采用三维有限元整船建模,对新型深水工程勘察船进行了船体结构的振动计算分析,包括船体总振动、上层建筑、机舱、井架、桅杆、直升机平台等局部结构振动的固有频率计算以及总振动响应预报。分析计算结果对优化船体结构设计提供了必要的技术支撑。     

多跨充液管道的振动特性分析

考虑管道与液体之间的泊松耦合与结合部耦合,推导了低频情况下的充液直管轴向、横向振动传递矩阵与刚性支撑的点距阵.使用传递矩阵法计算两种边界条件下单跨和多跨充液管道的模态频率及模态振型.结果表明,在充液管道振动分析中,流固耦合作用不能忽略,多跨管道系统由于刚性支撑的加入使系统频率增加.     

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。     

流固耦合振动的组合模态综合法

本文提出了流固耦合振动一种新的计算方法——组合模态综合法。该方法建立在流体-固体有限元组成的杂交子结构模型基础上.对流体子结构采用约束模态(静力变换模态),同固体子结构的两种模态——模综超元法中的动力变换模态和Craig的固定界面模态进行组合,以组合模态作为广义坐标对流固杂交子结构的运动方程进行变换获得两种形式的计算方法。本方法中采用了先装配流体子结构后装配固体子结构的技巧,从而消除了流体元的全部自由度和固体子结构的全部内自由度,仅保留固体子结构对接边界自由度,使最后计算特征值的矩阵阶数保持与结构中的模态综合超单元法及Craig法的阶数完全相同,大大减少了计算机时。 通过曲弯曲板元和平面膜元的组合板元构成的立体方盒结构以及三维矩形有限元的流固耦合振动计算,获得了与P.C.Chowdhury用整体有限元计算及光测实验一致的数值结果。     

支撑参数对船舶轴系-轴承-基座系统振动特性影响研究

针对支撑参数改变轴系振动特性问题,建立轴系-轴承-基座系统分析模型,研究轴承支撑刚度、基座支撑刚度等支撑参数对系统振动固有特性、振动传递特性的影响规律,并提出轴系减振设计参数控制方向。分析结果表明：轴系横向振动模态频率对轴承刚度、基座刚度在某些区间较为敏感;轴系横向振动部分稳定模态频率不随支撑参数改变;螺旋桨轴承强基座刚度、弱轴承刚度,有利于降低螺旋桨横向激励力通过轴系向螺旋桨轴承的传递;舱内油润滑轴承支撑参数改变对降低螺旋桨轴承处的振动传递影响较小。     

集装箱船结构动力学分析

以某3 100 TEU巴拿马型集装箱船为例,建立集装箱船体全船结构三维有限元动力学分析的计算模型,对船体结构进行实特征值、有阻尼瞬态响应的计算分析;采用Lanczos方法计算特征值;采用模态方法进行瞬态响应分析.分析结果表明,该船在运营过程中容易出现扭转振动,需要对驾驶甲板的侧翼结构进行修改设计,但其振动强度在总体上是...     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

Buckling and ultimate capability of plates and stiffened panels in axial compression

This paper presents extensive non-linear finite element (FE) analysis and formulation development work carried out on the ultimate compressive strength of plates and stiffened panels of ship structures. A review of contemporary designs for large ships was carried out. The existing formulae for plate ultimate compressive strength were reviewed and compared with non-linear FE analysis results. A semi-analytical formula for ultimate compressive strength assessments of stiffened panels was proposed and is described. The developed formula was verified against results using ABAQUS non-linear FE software for a series of 61 stiffened panels and a good agreement between the proposed formula and FE results were achieved. The method was verified against a large number of published FE results and was also compared with 58 experimental results. The developed method was also applied to the deck and bottom structures for a range of various sizes oil tankers and bulk carriers.     

一种非均匀环肋圆柱壳振动与声辐射性能研究

引入圆柱壳圆截面内运动假设,利用模态法推导非均匀环肋圆柱壳模态机械阻抗解析式;通过模态机械阻抗控制法,围绕激励力位置设置阻抗增强肋骨,构造一种非均匀环肋圆柱壳;采用FEM/BEM法对该非均匀环肋圆柱壳振动与声辐射性能进行研究,并通过模型振动试验与普通环肋圆柱壳进行对比分析。研究表明：通过增大环肋机械阻抗、合理地布置阻抗增强环肋位置构造的非均匀环肋圆柱壳,可有效降低结构振动响应和辐射噪声水平,具有较好的振声性能。     

结构动态响应计算的模态综合技术

本文把结构动态特性计算的模态综合超单元法拓广至结构动态响应的计算领域。由于结构模态对阻尼矩阵的非正交性带来的耦合阻尼项连成了响应计算的困难,文中采用了保持主对角项阻尼的响应运算,然后根据虚功原理对结果进行了耦合项阻尼的修正。     

Dynamic Characteristic of Damaged Ship Structures Considering the Warping Deformations

For some largely damaged ships, the conventional methods are unadaptable to estimate their dynamic characteristics asto ships with symmetrical hull section. Based on dry hull modal analysis of flexure-torsion coupling vibration of unsymmetricalship structures about longitudinal center line, a transfer matrix method to calculate the dynamic characteristics is presented.Taken both shear effect and warping deformations into account, the point and field transfer matrices are derived, and the influ-     

船舶动态变形测点优化及变形预报方法

为实现船舶变形监测位置的筛选,采用有效独立法给出甲板变形监测点的布置方案,并基于模态叠加法进一步给出船舶变形响应的实时预报方法。结合三维线性波浪载荷理论和结构有限元分析技术,对短期海况下船舶角变形响应进行仿真,既可为测量设备的参数选取提供参考,又可为实时预报方法的验证提供数据。以一艘船舶为例进行计算,通过对比直接仿真结果与实时预报结果,从理论上验证了角变形监测点优化方案的合理性以及实时预报方法的正确性。