基于有效点导纳的机械设备激励特性的转换关系研究

针对机械设备安装到位后的振动预估问题,提出了一种基于有效点导纳的机械设备激励特性的转换方法。首先通过有效点导纳法将多点安装设备简化为多个单点安装设备,简化各个机脚之间的耦合作用;然后用自由速度作为设备的激励特性参数,建立不同安装基座的机械设备激励特性的转换关系;最后用弹性安装的电机进行了实验验证,将转换后基座振速的估算值与测量值进行对比分析。结果显示频率在20~1 000 Hz之间时,估算值总级的误差小于3 dB,表明该转换关系能够有效预估机械设备安装到位后的振动。     

机械设备振源三向激励力测试方法

机械设备传递到船体上的激励力对船舶结构振动噪声预报有着重要意义。对于弹性安装的设备,提出采用基于隔振器阻抗特性的激励力间接测试方法和基于三向力传感器的直接测试方法。以小型柴油机为实验对象,用PCB三向力传感器直接测量柴油机机脚通过隔振器传递到基座的激励力,提出力传感器噪声干扰的抑制措施。实验结果表明,三向激励力间接测试值的误差小于3 dB,保证了测试精度,可作为准确值验证间接测试方法,在工程中采用间接测试方法完全可以代替直接测试方法。     

机械设备隔振系统的子结构建模方法研究

基于频响函数(FRF)的子结构方法是分析复杂组合结构的有效方法之一,其基本原理是使用单个非耦合的分量FRF通过阻抗或导纳方程构成总的系统响应。通过采用自由速度描述机械设备的激励特性,采用四端参数描述隔振器的阻抗特性,建立了机械设备隔振系统完整的子结构模型。经实测,获得了设备机脚的自由速度以及基座等结构的导纳矩阵,计算获得设备弹性安装后机脚和基座安装点的响应,并与测试结果进行了比较。分析表明,结果吻合较好,计算值与测试值的偏差基本在3 dB以内,能够满足工程要求。     

船舶机械振动源激励力的间接估计工程方法

船舶机械设备输出到船体上的激励力对船舶结构振动预报有着重要意义,文章讨论了两种间接估算激励力的方法,目的是希望在工程现场应用这些工程方法取代激励力的直接测量.对刚性安装的机器推荐采用最小二乘方法,该方法是基于支撑结构的加速度导纳特性进行估算.对弹性安装的机器而言,推荐采用基于隔振器阻抗特性的激励力间接估算方法.力的估算是逆问题,文中采用奇异值分解技术来处理会遇到的病态问题,从而尽量降低估算误差.文中还对估算的准确度、估算质量评价等进行了讨论.条件数的倒数在最小二乘法响应点的选取时可作为优选的先验判据,归一化残差可作为估算质量的后验判据.实验证明了间接估算方法是确定船舶机械激励力的恰当选择,实验结果的最小二乘法相对误差为3分贝.测试中的信噪比被认为在力估算过程中有重要影响,低信噪比很可能是实际测试时的首要误差来源.该文也可用于指导船舶振动源特性描述的研究.     

船舶机械振动源激励力的间接估算工程方法

讨论了两种间接估算激励力的方法，目的是希望在工程现场应用这些工程方法取代激励力的直接测量。对刚性安装的机器推荐采用最小二乘法，该方法是基于支撑结构的加速度导纳特性进行估算的。对弹性安装的机器，推荐采用基于隔振器阻抗特性的激励力间接估算方法。力的估算是逆问题，文中采用奇异值分解技术来处理会遇到的病态问题，从而尽量降低估算误差。对估算的准确度、估算质量评价等进行了讨论。条件数的倒数在最小二乘法响应点的选取时可作为优选的先验判据，归一化残差可作为估算质量的后验判据。实验证明了间接估算方法是确定船舶机械激励力的恰当选择，实验结果的最小二乘法相对误差为3dB。测试中的信噪比被认为在力估算过程中有重要影响，低信噪比很可能是实际测试时的首要误差来源。也可用于指导船舶振动源特性描述的研究。     

加载条件下基座导纳测量的误差分析

裸基座导纳是隔振设计的重要参数，但工程中常需要在设备安装状态下测量基座的导纳，这会给基座导纳测量带来误差。对单个安装点的情况(低频时成立)从理论上证明，这种误差在某些条件下可以忽略。即设备刚性安装时基座阻抗应远大于设备机脚阻抗；弹性安装时若基座阻抗远大于隔振器阻抗，则在远大于设备安装频率的频段可忽略误差；若基座阻抗远大于机脚阻抗，则在设备无共振的频段可忽略误差。这些条件在工程中比较容易得到满足，因此结论对工程中导纳的测量有实际指导意义。     

设备安装对基座导纳测量的影响研究

裸基座导纳是隔振设计的重要参数.工程中常需要在设备安装状态下测量基座的导纳,这会给基座导纳测量带来误差.本文针对单个安装点的情况(低频时成立)从理论上证明了这种误差在某些条件下是可以忽略的,即设备刚性安装时基座阻抗应远大于设备机脚阻抗;弹性安装时若基座阻抗远大于隔振器阻抗,则在远大于设备安装频率的频段可忽略这种误差;若基座阻抗远大于机脚阻抗,则在设备无共振的频段亦可忽略这种误差.这些条件在工程中比较容易得到满足,因此本文结论对工程中导纳的测量具有实际指导意义.     

设备与船体结构耦合振动机理研究

针对设备与船体结构的耦合振动机理进行分析,首先将设备-隔振器-安装基础视为多自由度振动系统,基于振动理论,建立了设备与安装基础的耦合振动分析模型,推导了设备对安装基础的激励力计算公式;在此基础上,开展了设备对船体结构的激励力计算方法研究,建立了设备与船体结构耦合振动分析的简便方法,并采用算例验证了方法的正确性。研究表明,设备对船体的激励力不仅与设备激励力密切相关,还与设备质量、隔振器刚度及阻尼、船体结构刚度等密切相关。     

机械设备对基座激励力估算方法研究

目前工程问题中,各种机械设备繁多,通过实测途径直接获得机械设备对基座的输出激励力有较大的工程难度,因此工程中往往采用间接估算方法.基于有限元法和导纳法的基本原理,在空气中壳体结构有限元数值计算模型上加载单位力进行分析计算,得到壳体结构内部机械设备各机脚之间的加速度导纳复矩阵,利用机械设备的实测机脚加速度数据,由导纳法的基本原理,间接估算出机械设备对基座的输出激励力;并将估算得到的激励力加载在原有限元模型中设备对基座的激励点处,计算得到壳体表面的响应数据,并与壳体表面的实测响应数据进行对比分析,结果表明该间接估算方法可行,具有一定的工程应用价值.     

机械设备对基座激励力估算方法研究

目前工程问题中，各种机械设备繁多，通过实测途径直接获得机械设备对基座的输出激励力有较大的工程难度，因此工程中往往采用间接估算方法。基于有限元法和导纳法的基本原理，在空气中壳体结构有限元数值计算模型上加载单位力进行分析计算，得到壳体结构内部机械设备各机脚之间的加速度导纳复矩阵，利用机械设备的实测机脚加速度数据，由导纳法的基本原理，间接估算出机械设备对基座的输出激励力；并将估算得到的激励力加载在原有限元模型中设备对基座的激励点处，计算得到壳体表面的响应数据，并与壳体表面的实测响应数据进行对比分析，结果表明该间接估算方法可行，具有一定的工程应用价值。     

不同安装环境下机械设备振动激励特性的转换关系研究

针对由机械设备、隔振器和基座结构组成的有限数量点接触的线性离散机械振动系统，阐述了机械设备传递给基座的结构声功率、机械设备振动自由速度、隔振器的传递阻抗、机械设备和基座结构的机械导纳等计算结构声功率所需的参数，再基于导纳和能量流推导出机械振动系统结构声功率的估算公式，最后利用机械设备振动源特性描述参数，建立不同安装状态下的机械设备振动激励特性的转换关系，并对估算值与试验测量值进行对比分析，说明该方法能满足工程精度要求。     

基于粒子群遗传搜索算法的水下结构内部激励力源识别

文章针对水下弹性结构,提出一种识别结构内部激励力源的匹配场处理方法及基于结构辐射声场的广义拷贝场概念,并提出采用粒子群遗传融合搜索算法对最优力源强度进行匹配搜索。以水下自由声场中的单层圆柱壳体为研究对象,采用数值计算方法建立了结构辐射声场传递函数拷贝场,并对匹配搜索算法进行了数值仿真分析。在消声水池中进行了水下单层圆柱壳体辐射声场测试,将测试结果与拷贝场进行了匹配处理。仿真结果与试验结果均表明,这种力源识别匹配场处理方法可以有效地针对结构内部的力源强度进行分析排序,利用匹配识别的结果进行辐射噪声预报时,预报精度很高。     

平板及立板式防波堤散射波浪力研究

文章应用边界单元方法研究了波浪与平板及立板两种防波堤结构的相互作用,揭示了这两种型式防波堤的散射波浪力与板的相对板厚、相对潜深及相对板长之间的关系。研究发现:(1)有效波浪力存在的前提条件是潜深小于0.5m并且板厚为O(0.005m);(2)水面和水下平板的垂荡波浪力为控制要素并有极值存在,横摇波浪力可以忽略;(3)水面或者水下立板的横荡波浪力为控制要素,并且横摇波浪力约为平板的20倍。     

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。     

总体最小二乘的改进与信道估计应用

总体最小二乘法同时考虑了数据矩阵和观察值的误差,在参数估计中得到广泛应用。然而总体最小二乘法没有针对具体问题利用误差的先验信息。总体最小二乘的改进算法—结构总体最小二乘法设定了误差矩阵的结构,通过迭代运算估计参数及误差。基于叠加训练序列的时不变信道估计中,信息序列均值构成的误差矩阵为Toeplitz矩阵。结构总体最小范数法作为一种结构总体最小二乘法,可以设定误差矩阵具有Toeplitz结构,有效提高叠加训练信道估计性能。论文对比了最小二乘,数据最小二乘,总体最小二乘和结构总体最小范数在叠加训练序列信道估计中的应用,仿真结果表明,基于结构总体最小范数的估计算法的归一化信道均方误差最小。     

基于TPA的管路振动贡献量分析

针对工程实际中管路振动贡献量难以定量分析的问题,引入传递路径分析法(TPA)。通过测量各路径的频率响应函数、各安装点和评估点的响应以及估算激励力,进行传递路径分析,进而得到设备与管路各自的贡献量。通过用某型海水泵进行实验,验证了该方法的准确性。实验结果表明,在40～200 Hz频段内,采用该方法得到的响应计算值与测量值误差小于3 dB,满足工程实际要求。     

6750箱集装箱船非线性波激振动和颤振响应分析

本文采用三维时域非线性水弹性方法分析了一艘6750箱集装箱船的水弹性响应以及运动和垂向弯矩特征。通过考虑入射波力、静水恢复力、砰击效应的非线性,研究了在恶劣海况下船体的非线性运动和垂向弯矩响应,同时分析了波激振动及颤振对垂向弯矩的影响。数值计算结果表明:(1)非线性入射波力对运动的影响较小,但是对垂向弯矩的影响较大,使得其有明显的倍频成分,同时中垂弯矩显著大于中拱弯矩。另外,非线性入射波力也引起了明显的非线性波激振动;(2)非线性静水恢复力对运动和载荷的影响均较大,但是没有引起明显的非线性响应。非线性计算的垂荡响应小于线性结果,而纵摇和垂向弯矩响应大于线性结果;(3)砰击效应对运动的影响较小,但对垂向弯矩的影响较大,砰击效应引起了显著的船体弹性高频振动,增大了载荷幅值,但是其引起的合成中垂和中拱幅值相差不大;(4)非线性水动力的作用主要引起垂向弯矩的倍频响应,包括倍频可能引起的二节点垂向弯矩弹性共振,而砰击效应主要引起船体二节点垂向弯矩共振;(5)本文的非线性水弹性响应计算结果与Kim给出的数值计算结果吻合很好。     

船用低速柴油机曲轴轴向振动研究

以船用大功率低速柴油机柔性体曲轴为对象,在考虑气体力、运动部件惯性力、扭纵耦合效应等因素的情况下,建立曲轴、连杆、活塞的刚柔混合动力学模型。通过数值仿真,分别对连杆推力、连杆法向力和切向力对曲轴轴向振动的影响进行分析。分析结果表明：法向力是曲轴轴向振动的直接激励源,切向力是曲轴轴向振动的间接激励源-切向力引起曲轴扭振,进而引起曲轴纵振;同时法向力和切向力对曲轴轴向振动的影响非常相近;而连杆推力(法向力和切向力合力)引起的曲轴轴向振动是扭纵耦合振动的结果,并非两种分力作用结果的简单叠加。