基于约束界面子结构法的舰船—设备耦合振动研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoyang2009123456
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随着国家海洋战略逐步深化,现有装备技术水平落后的问题逐步凸显,大型舰船及海洋结构物以其远洋作业能力强,能够应对海洋恶劣环境,节约建造和运行成本等优点逐步被工程界认可。然而大型舰船及海洋结构物的减振降噪问题一直困扰工程界的一大难题。舰船与海洋结构物结构的振动与设备密切相关,因此在大型舰船和海洋结构物的减振降噪分析、设计过程中考虑舰船与设备的耦合振动是十分必要的。但由于舰船与设备之间的耦合振动关系复杂,整体分析计算规模巨大等原因,舰船—设备的耦合振动问体一直没有找到一种很好的解决方案,仍然存在很多基础性和工程性的问题有待进一步研究。  为此,本文首先对舰船—设备耦合振动的研究现状及研究方法进行了概述,系统阐述了舰船—设备耦合振动预报分析技术的发展现状,总结了现有舰船—设备耦合振动预报分析过程中遇到的问题和存在的技术难点,得出如下结论:第一、现有分析方法对于舰船—设备的耦合振动分析均建立在一定假设条件下,对振动过程两者的耦合作用考虑不足;第二、计算舰船—设备耦合振动过程中存在计算规模大、计算效率低、硬件要求高等难题。针对上述问题,本文从舰船—设备耦合振动分析的工程实际出发,对舰船—设备耦合振动的分析方法进行了细致的研究,重点讨论了基于约束界面子结构方法的舰船—设备耦合振动分析、舰船局部振动分析、子结构约束界面主模态截断准则等问题。初步形成了基于约束界面子结构法的舰船—设备耦合振动分析方法,并结合水面舰船的分析实际,对该方法的实用性进行了探索,验证了该方法的有效性,为运用约束界面子结构法分析舰船—设备的耦合振动分析提供了依据。  针对目前舰船振动设计过程中只有部分舱室需要在设计过程中重点关注,其余舱室运用现有技术可满足振动指标要求的现状。为进一步缩减计算规模,提高计算效率,重点分析了舰船局部振动分析原理,基于约束界面子结构法提出了舰船局部振动求解方法。该方法利用虚拟约束界面模态法导出的半解耦方程,将非考察区域内部自由度的影响缩聚到连接界面自由度上,大幅减小计算规模。数值算例表明:该方法能够精确计算出舰船局部区域的振动响应,特别适用于大型复杂结构局部振动响应的求解。  最后,针对约束界面子结构法缺乏一种快捷、有效的主模态截断准则的现状。在模态有效质量的基础上,提出了基于模态贡献度的约束界面主模态截断准则,并对此进行了数值验证。研究表明:运用模态贡献度对约束界面主模态进行截断,能够进一步缩减计算规模,而且由于考虑了计算的频段范围,使得主模态更加具有针对性,在计算频率范围内的计算精度更加稳定。
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