加筋薄板简化方式对船体总振动影响的研究

以单向加筋板为主要研究对象,结合正交异性板理论和等效板厚理论提出了适用于振动分析的等效厚度正交异性板简化方法,并与常用的简化方法进行了比较。推导了3种简化方法下的加筋板固有频率的解析公式,并计算了四边简支单向加筋板固有频率。结果表明：本文提出的简化方法在求取单向加筋板低阶固有频率时计算结果与有限元结果前五阶误差在15%以内。文中应用该简化方法计算了一船体梁的固有频率,通过对船体梁甲板的加强筋结构进行简化,将模型总单元数降至原模型的27.6%,采用本文方法计算得到的船体梁垂向前三阶和扭转一阶振动频率优于传统的正交异性板简化方法,较原模型偏差在2.2%以内。说明等效厚度正交异性板简化方法在特定工程领域是可用的,且此法相较之前的方法有一定程度的改进,对相关研究和工程计算具有一定参考价值。     

不对称船体结构动态特性研究

针对计算常规船舶结构动态特性的方法不适用于计算左右不对称横剖面船体梁动态特性的问题，本文将船体视为薄壁梁并离散成梁段，推导出迁移矩阵法迭代求解不对称船体结构固有及固有振型的公式系统，计算了左右不对称程度不同的梁结构及不对称船 梁的固有频率及振型。指出不对称梁 有振动为弯扭耦合振动，其固有频率与振动型的对应关系与对称梁不同。     

船舶总振动固有频率实用算法

分别用一维梁有限元方法和三维有限元方法计算3艘实船总振动固有频率,对计算结果进行统计分析,提出对一维梁有限元方法计算结果的修正,利用110000t油船进行验证。用一维梁有限元方法计算时考虑剪切滞后影响系数;用三维有限元方法计算时,是在ANSYS软件中建立全船的三维空间有限元模型,进行模态分析。通过计算证明该方法能有效改进一维梁有限元计算方法,可快速准确地预报船舶总振动固有频率。     

舰艇尾轴架建模方法对计算其固有频率的影响分析

通过对某型出口舰尾轴架系统分别采用梁单元、体单元及包含船体尾部结构的有限元模型的计算，得到各种建模方法所对应的尾轴架系统的固有频率，并进行了比较分析，给出了工程应用中计算尾轴架系统固有频率简单而可靠的方法。     

动态刚度阵法在船体总振动计算中的应用

采用动态刚度阵法计算船体总振动的固有频率.该方法不但能简化计算模型,而且能获得较高精度的高阶固有频率.首先通过直接求解等直Timoshenko梁单元的运动微分方程,导出考虑剪切变形和转动惯量影响的平面梁单元动态刚度阵的解析表达形式;其次采用Wittrick-Williams算法结合二分法求解特征值;最后采用本方法计算299 500DWT超大型油船船体总振动的固有频率,并分别与一维梁有限元法和三维全船有限元法计算结果以及实测值进行比较,验证了方法的精确性和有效性.     

水下圆柱壳振动与声辐射低频等效计算方法

为了提高水下大长径比圆柱壳低频振动响应和辐射声功率的计算效率,该文提出了一种用水下梁模型等效计算的方法。该等效模型基于欧拉梁理论,采用附加水质量近似流固耦合作用,通过计算梁的等效杨氏模量系数,使其与圆柱壳的梁式弯曲振动模态对应。计算表明,对大长径比简支圆柱薄壳（L/a＞20）,等效梁杨氏模量系数主要取决于结构长径比,而厚度对其的影响甚小。文中还给出了不同长径比圆柱壳前五阶模态频率的等效杨氏模量系数曲线,利用梁模型并结合此曲线,可准确预报水下圆柱壳低频域辐射声功率和圆柱壳的梁式弯曲振动模态。     

含裂纹梁自由振动分析

研究了含常开裂纹矩形截面梁的自由振动问题.通过一计及裂纹对梁局部柔度影响的无质量扭簧模拟裂纹所在截面,建立起与含裂纹梁等效的力学模型;基于完整梁自由振动方程的基本解,推导出含裂纹梁的传递矩阵;以简支梁和悬臂梁为例,结合具体的边界条件,导出它们相应的频率方程.基于泰勒展开,给出了求解该频率方程的一种迭代算法.该文的方法能够简便地计算含裂纹梁的固有频率.     

含空腔点阵增强夹芯结构的固有振动分析方法

[目的]为研究芯层含多种组分的含空腔点阵增强夹芯结构的固有振动特性,探讨此夹芯结构的固有振动分析方法,[方法]首先,通过体积平均,将圆台形空腔近似视为圆柱形空腔来处理,采用多层次均匀化的思路,将含增强柱和空腔的复杂芯层等效为正交各向异性材料,并利用Mori-Tanaka方法进行2次单相夹杂处理,获取芯层的等效弹性模量。然后,基于一阶剪切变形理论建立运动学方程,进一步利用芯层等效弹性模量的计算值,采用双三角级数求解四边简支含空腔点阵增强夹芯结构的固有频率。最后,在此基础上,分别探讨芯材面板模量比、点阵增强柱体积比和空腔体积比对含空腔点阵增强夹芯结构固有频率的影响规律。[结果]与有限元计算结果的对比显示,固有频率的相对误差不超过3%,验证了该方法的正确性。[结论]所提方法可快速、准确地计算含空腔点阵增强夹芯结构的中、低频固有频率,且数理模型清晰,公式简单,易于对其规律进行研究。     

三维水弹性力学中的结构广义质量计算

该文给出了三维水弹性力学中弹性模态位移振型归一化时广义质量的计算方法,并应用三维有限元方法计算了箱式大型浮体结构的固有频率和广质量,经与均匀梁解析解的比较表明,两种方法差异不大,因此,采用均匀染解析解来计算这种结构的固有频率和广义质量是完全可行的,简化了计算工作。     

含裂纹Timoshenko梁自由振动分析

提出了基于传递矩阵法的含裂纹Timoshenko梁自由振动分析方法。将含裂纹Timoshenko梁结构划分为裂纹、左段完整梁、右段完整梁三部分,梁内裂纹等效为无质量的扭转弹簧,分别推导出各部分的传递矩阵以及含裂纹Timoshenko梁的总体传递矩阵,根据具体的边界条件将总体传递矩阵简化成2×2的矩阵,并得到相应的解析频率方程,求解方程即可得到裂纹梁的各阶固有频率。通过数值算例验证了文中方法的有效性并得到相应结论。     

推进轴系——船体结构低频弯曲振动耦合特性

为分析水面舰船推进轴系与船体结构的低频弯曲耦合振动问题,利用有限元法建立了推进轴系—船体结构耦合系统的数学模型,计算系统的垂向及水平向弯曲振动固有特性,并与利用简化模型得到的计算结果进行了对比分析。结果表明:在推进轴系第1阶弯曲振动固有频率以下频段,推进轴系—船体结构系统主要体现为船体梁振动,推进轴系跟随船体梁运动;在推进轴系的每阶振动固有频率附近,由于存在一个固有频率非常接近的船体梁振动模态,故在该频段桨—轴系统与船体梁有较强的耦合作用;在船体梁的质量及截面面积惯性矩远大于轴系对应参数的情况下,仅分析推进轴系自身的低频固有振动特性时,将船体结构简化为刚性安装基础所带来的误差很小,但是推进轴系简化模型不能反映推进轴系—船体结构的耦合振动模态及多轴系时的反相位振动模态。     

有限元法计算高速船垂向振动

采用二维有限元梁－膜模型计算高速船垂向振动，得到高速船的固有频率，结果与试验值进行了比较，表明文中的方法能有效地提高高阶频率的计算精度。     

Hull LocRes船体局部振动软件开发与应用

通过对船体局部结构固有频率的计算方法研究，选定以相当法为内核解析算法，基于C#.net平台开发出了HullLoc Res船体局部振动软件，实现船体局部结构固有频率的快速计算，使设计机构具备亚临界法识别共振风险的能力，相比于有限元法，该方法可提高设计效率，同时，以实际项目计算结果与Loc Vibs以及有限元软件的计算结果进行对比，从理论计算对比上验证了工程适用性。     

船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报方法研究

文章推导了船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报公式,将上层建筑整体纵向振动固有频率视为由上层建筑根部刚性固定在主船体上的剪弯振动固有频率和上层建筑根部弹性固定在主船体上的刚体回转振动固有频率两部分串联合成,重点研究了上层建筑刚体回转振动固有频率计算公式中等效刚性系数的取法,并对剪切振动固有频率计算公式进行了修正,给出了考虑弯曲振动影响的修正系数计算公式。采用三维有限元模型计算了6600TEU集装箱船、112000t油轮、35000t散货船、PANAMAX型油船、31000t散货船和12000t货船六条船的上层建筑整体纵向振动固有频率以及剪弯振动固有频率和刚体回转振动固有频率,并且得到了各条船的等效刚性系数,绘制了等效刚性系数曲线。以52000t大舱口货船为例,采用本文方法计算其上层建筑整体纵向振动固有频率,与实测值较为接近,证明文中提出的方法是可行的。     

超大型耙吸挖泥船的自由振动分析

采用直接简化计算方法和三维有限元方法对某超大型耙吸挖泥船进行自由振动频率的计算。直接简化计算方法参考CCS船体梁固有频率计算;三维有限元方法借助商用有限元软件,建立全船三维有限元模型,结合初期的总体质量分布,进行直接计算。论文旨在寻求适合于挖泥船类的船体梁固有频率估算方法,以及探讨随着船舶大型化和高强度钢的大量使用而可能引发的超大型耙吸挖泥船的船体波激振动问题。     

基于CFD-FEM方法的船舶水弹性计算

随着船舶尺度的增大,船体结构刚度变得越来越小,这意味着波浪激励频率和船体振动固有频率更加接近。准确地评估船体受到的波浪载荷及运动响应对船舶设计和安全性评估有重要意义。论文基于CFD-FEM耦合方法对一艘集装箱船建立水弹性模型并进行了数值计算。通过结构的升沉、纵摇,以及截面弯矩的数值计算和试验结果的比较,验证了该方法的准确性。与传统的势流水弹性方法相比,基于CFD-FEM方法能够充分考虑流场与结构相互作用过程中的非线性因素。对于一定的波长-船长比,当船体梁的固有频率较低时,波浪载荷的非线性强弱对船体梁垂向弯矩响应有较大的影响。     

正交加筋板本征动力特性的尺度效应研究北大核心CSCD

[目的]为了探究不同尺度板架结构本征动力特性之间的联系与区别,分析并探讨正交加筋板中梁、板构件及其耦合结构本征动力特性的尺度效应。[方法]以不同尺度的梁、平板和正交加筋板模型为研究对象,采用有限元方法计算不同尺度梁、平板和正交加筋板模型的固有频率和振型,通过对比自由边界和简支边界下单位尺度模型固有频率和振型随尺度变化规律的异同,探讨边界条件对尺度效应的影响;通过对比耦合结构与梁和平板模型固有频率和振型随尺度变化规律的异同,探究梁、板构件动力耦合对正交加筋板本征动力特性尺度效应的影响。[结果]研究表明,自由边界条件下单位尺度内模型固有频率随尺度的变化规律虽然不再遵循“固有频率与尺度的平方成反比”的规律,但大体上与之相近。[结论]梁、板构件动力耦合会导致单位尺度内正交加筋板模型特定阶数固有频率随尺度的变化规律发生由急剧减小到逐渐增大的转变,还会引起特定尺度和特定阶数模态的错位分布和形态畸变。     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

弹性支承梁的模态分析及应用

推导了弹性支承梁的横向自由振动模态的特征方程。计算了几种不同弹性支承梁的前几阶反映固有频率的无量纲特征值，有的还列出了特征值随弹性刚度系数变化而变化的表格。将弹性支承梁的方法应用于平面刚架的弯曲振动模态分析，取得了比较好的结果。     

船舶板梁组合结构的振动分析

采用Ｍｉｎｄｌｉｎ板单元和参考轴杆单元,建立了考虑板剪切变形、骨架剪切变形和骨架偏心影响的船舶板梁组合结构振动分析模型,并研究比较了不同船舶板梁组合结构振动分析有限元模型的计算精度。最后通过对某舱室甲板固有频率计算值和实测值的比较,讨论了船舶局部结构振动分析中边界条件处理问题。