结构振动相似原理及其工程应用

动力学相似是指当两系统的参数满足一定相关条件（相似准则）时，两系统动力学响应也会相似甚至成比例。相似模型试验源自流体力学中的无量纲参数及相似理论，工程师可利用缩比模型测试结果来预报实际结构的流体动力学特性。例如，通过在风洞中的模型测试预测实际飞行器的空气动力学特性，通过在拖曳池船模试验估算实际船舶阻力等。当前相似理论已拓展到结构动力学和声学领域，使工程上可利用缩比模型的测试结果去预报大型复杂结构的振动特性成为可能，不仅能大幅节省研究和试验成本，而且可显著提高理论分析和优化设计的效率。与流体相似不同的是，结构振动相似研究方法除了引入无量纲数外，还包括有量纲分析法、方程无量纲化法及波分析相似等。这些方法在理论分析上有各自的特点，在工程应用上有各自的优势和局限性。随着结构振动研发需求升级，相似原理逐步从全尺度缩比模型相似向畸变模型相似发展，这将进一步促进结构振动相似原理服务于大型复杂工程结构可靠性分析和安全性设计研究中。     

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。     

大尺度桅杆结构缩比试验中的相似关系

基于双缩尺比,将桅杆视为变截面梁,提出大尺度桅杆结构缩比试验中总体强度和振动的相似关系。应用PATRAN软件,对桅杆结构强度和振动进行数值仿真,通过桅杆原型和缩比模型的对比分析,验证相似关系的有效性。     

海洋平台减振装置设计及振动控制仿真研究

提出一种海洋平台振动控制方案,将减振装置安装于平台相似模型上,根据平台模型结构和受到的激励不同,分别设计了控制垂直和水平振动两种结构形式.为了更有效地控制平台的振动,在不同结构参数下进行了振动控制仿真分析,得出了振动控制效果最好的参数区间.     

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

船舶结构振动噪声时域预报方法研究

针对船舶结构振动噪声频域预报方法存在计算规模大、求解效率差和易出现"峰值遗漏"等现象的不足,本文基于波动理论,提出了船舶结构振动噪声时域预报方法,形成了船舶结构振动噪声时域预报方法流程,并辅以相应的数值验证.研究结果表明,船舶结构振动噪声时域预报方法可有效解决频域分析方法存在的计算规模大、求解效率差和易出现"峰值遗漏"等现象的不足,提高了预报效率和精度,可为船舶结构振动噪声预报评估提供方法支撑.     

水下结构物舱壁振动控制的结构参数优化研究

舱壁结构参数选择对舱壁振动性能有直接影响。为减小舱壁振动,采用有限元法,选择舱壁板厚度、加强筋数量、加强筋截面大小为变化的结构参数,分析振动随激振力频率、激振力作用方向、舱壁结构参数的变化规律,得到在动载荷作用下,舱壁振动的均方法向速度频响曲线,并以此为依据,设计了潜艇舱壁的结构形式和结构参数。优化的结果可以为舱壁结构参数选择提供理论依据。     

基于附加颗粒阻尼控制的船用齿轮箱减振方法

为有效解决船用齿轮箱存在的振动问题,提升舰船的隐蔽性和工作性能,设计一种基于附加颗粒阻尼控制的船用齿轮箱减振方案。以某型号船用齿轮箱箱体为研究对象,采用有限元方法建立船用齿轮箱振动物理模型,对船用齿轮箱的自由状态模态和振动响应进行分析;结合齿轮箱模型振动特性分析结果,在箱体与关键结构附近布置颗粒阻尼结构。建立颗粒阻尼等效分析模型,计算弹性波传递过程中设计减振器离散体碰撞的能量耗散结果,并将所得结果与试验结果进行对比,验证该减振方法的有效性。结果表明,该颗粒阻尼结构对船用齿轮箱产生的振动辐射有明显的抑制和削弱效果。     

推力轴承轴向刚度对船舶轴系振动响应的影响

采用ANSYS有限元软件对某型舰船轴系进行相似建模,并计入螺旋桨激振力,研究不同推力轴承轴向刚度下的轴系振动特性,分析螺旋桨激振力通过轴系的传递状况。计算结果表明,增大推力轴承轴向刚度能有效衰减振动沿着纵向振动经过船体结构的传递,有一定减振降噪的作用。     

水下结构振动与声辐射效率的研究

通过理论分析与模型试验,对水下结构的振动与声辐射进行了研究;讨论了影响声辐射效率的因素以及相应的水下声强测试分析方法;对某水下结构,依据声辐射规律,利用互易方法估计了该结构的振动状况.     

以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性探讨

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,对SUBOFF潜艇模型的一个舱段在考虑不同声反射边界条件下的水下辐射噪声进行了数值计算,并讨论了以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性。分析结果表明,不同声反射边界条件下辐射噪声的指向性比较一致,但不同边界条件下辐射噪声的最大声压级误差较大,声反射边界条件对舱段模型辐射噪声的影响不可以简单忽略,为对不同潜艇结构进行噪声估算提供了参考。     

高速船全频段舱室噪声仿真预报

鉴于有限元法(FEM)和统计能量法(SEA)在求解中频段船舶结构振动噪声问题中的有限性,引入有限元—统计能量(FE-SEA)混合法。介绍其基本原理的基础上,运用VA One振动噪声分析软件,采用有限元法、FE-SEA混合法和统计能量法分别求解低频、中频和高频段高速船舱室噪声,以此实现高速船舱室噪声问题的全频段分析。通过对比仿真值与实验值,证明应用FE-SEA混合法预报高速船中频段舱室噪声问题是有效可行的。     

潜射导弹发射装置发射时的结构动力学分析

导弹水下发射产生巨大的反冲击力,引发潜艇本体以及发射装置的强烈振动,对发射装置的结构强度、筒内导弹的安全和下一枚导弹的发射产生不可忽视的影响。基于结构动力学基本理论和有限元法,分析了系统发射时的振动特点、问题难点和外载荷情况。对潜射导弹发射装置结构动力学模型进行有限元计算做了理论分析和方法步骤的探讨,基本解决了系统建立思路问题。     

夹层结构模型假设对振动和声传输特性影响研究

不同模型假定下夹层结构的声振特性各不相同。基于Reissner模型和Zig-Zag模型位移场假设,分别建立了两种复合材料夹层板有限元动力单元模型,并通过推导的模型编制了计算程序,采用子空间迭代法求得了其固有频率和固有振型,采用混响声场声传输理论计算了传声损失,并对夹层板的动力特性和声传输特性进行了数值模拟研究,同时还考虑了夹层结构面板与芯板的厚度比和弹性模量比不同时各种模型的适用范围。     

1100TEU船振动和噪音研究分析及方案实施

论述了有关振动和噪音的最新生效的规范规则及其影响,设计院所、船级社和船厂协同对1100TEU小型集装箱船的振动和噪音进行规范研究分析,进行了有限元建模计算分析和船模试验的理论分析论证,并对设计方案和工程践行工艺提出了具有极高使用价值的实施建议,为确保江南造船1100TEU(船号H2538~43)振动噪音考核的重要性能指标均达到了设计目标而按期顺利交船提供了技术支持。     

轴系纵振对双层圆柱壳体水下声辐射的影响研究

采用有限元/边界元方法(FEM/BEM)对推进轴系纵振引起的双层圆柱壳水下辐射噪声特性进行研究.使用ANSYS有限元软件建立了流固耦合的有限元模型,计算了流-固耦合状态下结构振动位移响应.利用边界元技术对结构水下辐射噪声特性进行研究,并对推力轴承的布置位置和结构进行了改变,从而改变了激振力的大小及传递途径,对轴系纵振引起的结构水下辐射噪声起到了一定的改善.     

Investigation of acoustic scale effects and boundary effects for the similitude model of underwater complex shell-structure

In this paper, the acoustic scale effects and boundary effects for the similitude model of underwater complex shell-structure are investigated. The similitude conditions and relations between the similitude model and its prototype were studied in the references. This paper investigates the acoustic scale effects for the similitude model, which are influenced by loss factor, shear and rotatory inertia. At the same time, the boundary effects which are influenced by surface sound reflection are investigated in the experiment of similitude model. The results show that the acoustic scale effects may be controlled with model designing, the boundary effects can be controlled with experimental designing between the similitude model and its prototype.     

船舶推进轴系校中有限元法的改进及软件实现

详细论述了有限元的基本理论,根据实际情况,考虑船舶推进轴系校中计算中剪切变形的影响,对有限元法的刚度矩阵进行了改进.利用VB.NET开发了船舶推进轴系校中计算通用软件,通过与没有考虑剪切变形的国内外同类计算软件计算结果的比较以及实际中的应用,表明了这种改进是合理的且可以获得更准确的结果.所开发的计算软件,界面友好,功能完善,操作简单,满足轴系设计计算、校核计算的需要,进一步完善了船舶推进轴系校中计算模型,便于二次开发与深入研究.     

利用直接边界元法求解兴波问题

本文描述了利用直接边界元法求解定常兴波问题的理论和数值方法，本方法利用线性化自由面条件，辐射条件基于Dawson的四点差分格式进行处理。本文给出了Wigley船的兴波阻力和波高的数值结果，并与Dawson方法和试验结果进行了比较，结果显示本文的结果合理可靠。     

采用双互易边界元法进行三维声场特征值分析的近似函数研究

该文对应用双互易边界元法进行三维声场特征值分析时所用的近似函数进行了研究和讨论.分别以RBF函数、TPS函数和扩展的RBF和TPS函数作为近似函数对一长方体封闭空间声特征值进行了计算.计算结果表明:TPS函数得出的结果与其它函数相比是比较精确的,且收敛速度较快,但高次的TPS函数并没有显示出优势;TPS函数、扩展的TPS函数和RBF函数对于域内点的选取不太敏感.