基于空间谐波分析的典型加筋板结构声振特性

[目的]单向周期加筋板在船舶结构中应用广泛,开展其声振特性理论研究可为加筋板的声振特性分析和优化提供理论参考。[方法]首先,考虑骨材对板的力和扭矩作用,以及流体声介质与板的耦合作用,分别建立无限大单、双周期加筋板的结构动力学模型;然后,通过傅里叶变换将空间域转换到波数域,应用构造函数、泊松公式及周期函数的性质推导加筋结构的振动方程,得到力激励和声波激励下加筋板振动位移的解析解,并利用稳相法给出加筋板的远场声压表达式;最后,通过具体算例讨论骨材扭矩、激励类型、激励位置、板厚、骨材参数等因素对周期加筋板结构声振特性的影响规律。[结果]骨材扭矩对加筋板声振特性的影响较小;对于周期加筋结构,可以利用骨材参数对声子晶体带隙的影响,衰减某些频率的振动;激励加载在强构件处可有效减弱振动;骨材的间距、尺寸等参数对声振特性的影响较为明显。[结论]对激励及骨材参数的合理设置,可以有效优化加筋板结构的水下声振特性。     

疲劳载荷作用下焊接点三维线弹性弯曲裂纹路径预测

利用二阶摄动方法研究了疲劳载荷作用下结构线弹性裂纹的弯曲扩展问题并求解了三维动态应力强度因子.利用二阶摄动方法研究了疲劳载荷作用下裂纹路径预测时的应力准则与能量准则之间的关系.就均匀物质而言,在二阶摄动分析理论的框架内,两种准则指明了相同的三维疲劳弯曲裂纹扩展路径.但在具有非均匀断裂韧度的物质中,能量准则优越于应力准则.作为二阶摄动方法的实际运用,研究了焊接结构中疲劳线弹性裂纹的形态特征和弯曲扩展路径问题,综合考虑了诸如远场动态作用应力、焊接残余应力、局部物质衰变以及不同尺寸的缺陷的存在等因素,绘制出疲劳载荷作用下退化区域中裂纹弯曲扩展的临界轨迹曲线.     

复合材料层合圆柱壳的振动特性

文章基于Love壳体理论,对复合材料层合圆柱壳的振动特性进行了研究。通过比较,文中计算方法所得的结果与文献比较吻合。运用该方法,讨论了简支、固支和自由等边界条件,轴向模态和铺层角度对圆柱壳振动特性的影响。分析表明,在低阶周向模态时,边界条件和轴向模态的影响更大。     

复合材料上层建筑分段吊装方案力学仿真分析

采用有限元法对复合材料上层建筑分段吊装过程进行力学分析并提出合理的吊装方案以控制吊装过程中的变形和应力.考虑到复合材料上层建筑的特点,建立钢骨架和复合材料壳板组成的有限元模型,分析不同起吊约束对上层建筑变形的影响;选取偏于保守的约束条件,进行加载求解.通过计算,对分段结构进行合理加强,确保上层建筑在吊装过程中不发生过大的变形和应力.结合工艺要求,提出4种吊装方案,计算每种吊装方案下上层建筑分段的强度与刚度特性,优选出较为合理的吊装方案.在此基础上还将上层建筑简化为钢骨架模型,分析钢骨架的变形和应力,进一步验证吊装方的合理性,并校核连接钢骨架和复合材料板格的螺栓强度,结合工程实际给出了最优的吊装方案.     

基于不同规范的双臂艉轴架轻量化分析

[目的]为实现双臂艉轴架轻量化设计,[方法]通过对比分析国内现行规范和世界主要船级社关于艉轴架的相关尺寸要求,解读各规范之间的差异,从差异中寻找双臂艉轴架轻量化方法。根据规范之间的差异,选取与中国船级社(CCS)(海船)规范差异较大的挪威船级社—德意志劳氏船级社(DNV-GL)(船舶)规范,针对同一螺旋桨参数,分别根据各自规定的最小尺寸设计双臂艉轴架,采用相关标准规定校核各自的性能。[结果]结果表明,根据两规范进行尺寸设计的艉轴架强度和振动性能均符合要求,而按照DNV-GL(船舶)规范最小尺寸要求设计的艉轴架总质量轻约16.8%。[结论]采用DNV-GL规范设计艉轴架,能在一定程度上实现轻量化,为实际工程中艉轴架的轻量化设计提供思路。     

水下环肋圆锥壳临界压力—频率特性分析

[目的]为了揭示水下环肋圆锥壳临界压力数值模拟的物理机理,对比试验测量方法的准确性,[方法]基于Flügge壳体理论,结合波传播法和Galerkin法研究水下环肋圆锥壳临界压力与固有频率之间的关系。采用刚度均摊法,将环肋的等效刚度代入壳体振动方程,计算得到固有频率及临界压力。[结果]研究表明,水下环肋圆锥壳固有频率的平方随静水压力的增大呈近似线性递减的关系,环肋圆锥壳的临界压力随环肋弹性模量、厚度、高度的增大而增大,且环肋对固有频率的影响显著。[结论]采用的计算方法准确、有效且方便简捷,可为水下环肋圆锥壳临界压力的无损预报提供新的求解方法与思路。     

某潜艇综合声纳声腔自噪声的统计能量方法分析

本文利用统计能量分析方法研究了某潜艇综合声纳声腔结构在动力源作用下产生的自噪声.计算与模型试验结果表明该分析方法是较准确的,随后对实际声纳声腔结构噪声导致的自噪声进行了预测.     

考虑流体静压时充液圆柱壳的输入能量流特性

研究了内部流体静压力对充液圆柱壳的受迫振动能量流的影响。静压力作为预应力计入壳体振动方程当中,壳体和流体分别采用Fliigge方程和Helmholtz波动方程。分析了耦合系统在周向线分布余弦载荷下的动态响应．用傅立叶变换和反变换实现空间域与波数域之间的相互转换,采用留数定理求取系统的响应并得到耦合系统的输入能量流。结果表明,周向模态数n=0时,静压力对耦合系统的输入能量流影响很小;n较大时,在中低频下静压力使输入能量流曲线沿频率轴右移,由于输入能量流的峰值点处的频率对应于频散曲线中各支传播波的截止频率,对应传播波的截止频率升高,高频时则基本无影响。随着静压力以及周向模态数的增大,输入能量流受到的影响程度也增大。     

考虑流体静压时充液圆柱壳的频散特性分析

该文研究了内部流体静压力对充液圆柱壳的频散特性的影响。静压力作为预应力计入壳体振动方程当中,壳体和流体分别采用Flügge方程和Helmholtz方程。结果表明,静压力对充液壳和未充液壳中传播波的影响一致,仅对第一支传播波有影响,并且使波数减小,周向模态数n较大时使起始频率升高;对其他各支传播波几乎没有影响。随着静压力和周向模态数的增大,对传播波的影响程度增大。     

圆柱壳结构输入功率流主动控制研究

利用导纳函数表示圆柱壳体在激励力与控制力同时作用下的响应,将输入壳体的总功率流表示为哈密顿二次型函数的形式,并以此为目标函数对壳体振动进行主动控制研究.另外,在目标函数中添加控制力幅值二次项以便用较小的控制力取得较为理想的控制效果.利用前馈二次型最优控制理论得到最优控制力并讨论了几个重要参数对控制效果的影响.