邮轮舱室结构振动预报与控制

基于有限元法（Finite Element Method,FEM）,对邮轮进行振动预报。分析了邮轮的几个主要的振动源,包括主机、辅机以及螺旋桨等动力设备的振动激励特性,运用Patran软件建立邮轮振动预报有限元模型,并对邮轮进行了振动计算分析,取振动加速度值均方根结果与ISO6954- 2000E标准的限值进行比较评价。计算结果表明：除了第七甲板局部舱室以外其余各处均满足振动标准,并发现第七层甲板局部舱室在11Hz下振动严重超标,分析原因是由于螺旋桨工作引起的局部舱室共振。针对局部舱室振动过大问题,提出在振动过大区域的甲板下方焊接L型钢以降低振动量,改进后第七层甲板最大振动加速值较之前减小56.7%,满足标准要求。     

邮轮舱室结构振动预报与控制

基于有限元法对邮轮进行振动预报。分析邮轮几个主要的振动源,包括主机、辅机以及螺旋桨等动力设备的振动激励特性,运用Patran软件建立邮轮振动预报有限元模型,并对邮轮进行振动计算分析,取振动加速度值均方根结果与ISO6954-2000E标准的限值进行比较评价。计算结果表明:除第7甲板局部舱室以外其余各处均满足振动标准,并发现第7层甲板局部舱室在11 Hz处振动严重超标,分析其原因是螺旋桨的第5阶叶频为11 Hz,第7层甲板D1区的固有频率与螺旋桨第5阶叶频相接近,这导致该区域振动过大。针对局部舱室振动过大问题,提出在振动过大区域的甲板下方焊接L型钢以降低振动量,改进后第7层甲板最大振动加速值较之前减小56.7%,满足标准要求。     

主机与螺旋桨激励下某型散货轮船体振动差异特性研究

船舶的低频振动与水下辐射噪声是船舶最主要的噪声源,该振动噪声频谱通常分布在80 Hz以下的频段内,该频段内噪声源主要由主机激励和螺旋桨激励两部分构成。利用有限元法,基于某30 000 DWT型散货轮实际船型的尺寸和主机的安装位置建立带有主机、轴系、螺旋桨的船体有限元分析模型,进行模态分析,得到整船的固有特性。并在此基础上,分别计算主机机座垂向激励和螺旋桨轴向、垂向激励下整船的振动传递函数,获取两激励源引起船体振动的差异特性,为船舶动力系统设计与船体振动噪声控制提供参考。     

小水线面双体船桨-轴-船体耦合振动和声辐射分析

针对小水线面双体船螺旋桨-轴系-船体耦合系统,利用耦合有限元方法建立了水体-螺旋桨-轴系和船体-水体子系统的耦合动力学模型,进行谐响应计算得到各个子系统轴承连接点处的导纳,把轴承作为弹性连接单元,通过频响综合得到整个系统的频域响应,再由边界元计算得到声场响应。该方法可考虑流固耦合螺旋桨的弹性、螺旋桨轴系与船体的耦合效应。结果表明螺旋桨激励下船体辐射声功率的特征峰值主要有轴系的一阶纵振和螺旋桨的第一、二阶同向振动湿模态,即辐射噪声谱的特征体现在轴系和螺旋桨。因此,针对螺旋桨激励下的桨-轴-船耦合系统部分的噪声,隐身设计的重要内容是螺旋桨和轴系参数的优化。该方法可对桨-轴-船体耦合系统中螺旋桨和轴系的参数分析提供高效的分析手段,从而为隐身优化设计提出明确的指导方向,具有重要工程意义。     

不同载荷激励对非道路高压共轨柴油机振动与噪声的影响研究

非道路柴油机工作条件恶劣,对整机振动与噪声性能提出更高的要求。以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,建立了整机多体动力学模型,通过机体与曲轴模态测试,验证了整机有限元模型以及多体动力学模型的准确性;通过建立阀系动力学模型、活塞动力学模型以及轴系动力学模型,计算获得阀系载荷、活塞敲击载荷以及主轴承载荷等主要激振力;在此基础上,研究了不同激励对整机的振动与噪声的影响。研究结果表明:随着载荷激励的施加,发动机表面振动速度级也相应的增加;加载阀系载荷后,发动机在高频区域振动速度级小幅增加,阀系载荷对整机500 Hz、1 000 Hz频段的振动速度级影响较大;加载活塞侧击力后,活塞的二阶运动激励对于特征点的中高频振动影响较大;随着载荷激励的增加,各部件的表面辐射声功率级基本呈增加趋势,低转速下各方案影响差异大,中高转速下各方案影响差异变小,阀系载荷的加载对气缸盖罩振动速度级影响较大,活塞侧击力是各主要壳体件怠速机械噪声的主要影响因素。     

螺旋桨激励力作用下舰船振动及水下声辐射特性研究

针对螺旋桨激励力作用下舰船振动响应及水下声辐射特性进行研究,基于有限元法/边界元法(FEM/BEM)对比分析螺旋桨三向激励力分别作用及共同作用时舰船振动响应及水下声辐射特性。结果表明:相比螺旋桨轴向及横向激励力,螺旋桨垂向激励力更易激发舰船振动及水下声辐射响应,且均方速度级与声功率级更大;螺旋桨轴向力及横向力主要激发舰船水平振动,垂向力则主要激发舰船垂向与水平振动;螺旋桨激励力作用下舰船振动响应与水下声辐射线谱不完全一致,且水下声辐射线谱分布频率范围更广。最终建立起螺旋桨激励力与舰船振动及水下声辐射间的对应关系,为舰船桨-轴-船系统减振降噪设计提供理论支持。     

螺旋桨非定常激励力传递特性研究

螺旋桨非定常激励是引起轴系和潜艇振动的重要因素。首先建立轴系-艇体耦合结构模型,通过有限元仿真对比螺旋桨横向和纵向激励的传递特性以及螺旋桨非定常激励力引起的潜艇声振特性,并重点研究轴系对螺旋桨纵向非定常激励的传递作用,最后通过试验对仿真分析结论进行验证。结果表明,轴系对螺旋桨纵向激励的传递效率明显高于横向激励,且纵向非定常激励引起的潜艇振动和声辐射也显著高于横向非定常激励;轴系对螺旋桨纵向非定常激励具有显著的放大作用,对潜艇水下声辐射影响较大。     

超大型散货船总振动计算及动力响应预报与控制

采用有限元法对209000 DWT Newcastle-Max型散货船的船体梁振动特性和上层建筑在主机激励下的强迫振动响应进行数值分析。重点研究船体梁振动力学模型建模、主机机架振动计算和不平衡力矩加载等关键技术,对典型减振装置--平衡补偿器和顶部支撑的减振效果进行评估。计算表明,该船采取的减振措施效果显著,振动性能满足ISO 6954的振动评价标准。     

FE-SEA方法在平台支持船噪声预报中的应用

平台支持船由于作业需要通常配备有动力定位系统,其在侧推工况下舱室噪声超标较为严重.针对这个问题采用计算流体力学(CFD)方法,得到侧推螺旋桨作用在导管上的脉动压力,并将时域计算结果转换成噪声计算的激励条件.采用有限元(FE)与统计能量分析(SEA)混合方法建立船体中频段FE-SEA耦合模型并建立船体高频段SEA模型,对...     

基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验

针对机舱结构辐射噪声问题,基于有限元/边界元法,对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与试验。首先建立模拟舱室结构的有限元模型,对模拟舱室结构进行模态试验,将仿真计算与模态试验进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后进行模拟舱室结构的声辐射试验,得到模拟舱室结构内部的声压频响特性。最后在ANSYS中对模拟舱室结构进行瞬态响应计算,将结构受节点力激励的响应导入Virtual Lab中,采用间接边界元法计算空腔结构内部的辐射声场。仿真与试验有较好的一致性,表明该方法是正确、可行的。     

分析模型选取对螺旋桨脉动激励引起的水下结构振动与声辐射影响研究

由于激振力作用位置的原因,目前关于水下结构振动与辐射噪声特性问题的分析模型多选用舱段或尾部结构,本文使用有限元/直接边界元方法,分析螺旋桨—轴系—壳体结构这一典型的尾部受迫振动问题,研究不同模型选取对结构振动及声辐射特性的影响,分析表明,使用局部模型将对结构的振动特性、辐射声压分布等特性产生影响,分析结果中略掉了较多的结构振动模态,从而使分析结果不全面,对于水下结构的振动响应分析,建议采用整体结构作为分析模型。     

某型车辆驾驶室内部噪声分析研究

建立了某型车辆驾驶室结构的三维有限元模型,对驾驶室进行了试验模态分析,得到了模态参数,检验和修正了结构的三维有限元模型,对驾驶室结构进行了动态响应分析.采用边界元法进行了驾驶室内部声学特性研究,对驾驶员耳旁的声压和声学灵敏度进行了分析,得出了驾驶室内声场的声学特性,对驾驶室结构提出改进措施,有效地降低了车内噪声.     

基于刚柔耦合的重型汽车前组合灯振动控制

为解决某重型汽车前组合灯在发动机怠速时振幅过大的实际问题,建立前组合灯支架的有限元模型,通过模态分析发现其1阶振型与实车振型相似,1阶模态频率与发动机怠速时的激励频率相近。建立振动系统的刚柔耦合动力学模型,仿真结果验证在发动机怠速时的激励频率输入下振动系统在开始阶段发生近似拍振现象,而且1阶模态参与因子在系统振动中的贡献率最大。根据模态分析理论设计前组合灯辅助支架,使系统基频避开发动机怠速和常用转速时的激振频率,经过再次仿真分析和实车试验验证,系统振幅控制在合理的范围内。     

金属簧片阻尼隔振器性能分析

建立了金属簧片隔振器振动系统的动力学模型,通过有限元计算得出摩擦力曲线,进一步采用动力学方程研究了系统在简谐激励和冲击激励下的响应.结果表明:电子机柜采用该隔振器,能使最大加速度降低72%,说明该隔振器具有良好的减振隔振和抗冲击性能,为干摩擦隔振器优化设计提供了理论依据.     

90°V8柴油机整机结构动态响应分析

建立了90°V8柴油机整机结构的有限元分析模型,采用Lanczos法对整机组合体的自由模态进行了计算,得到了其同有频率和振型。在此基础上,考虑柴油机在额定工况下,以气缸燃气压力、活塞侧压力和主轴承作用力为主要因素,确定了柴油机所受的激励力,利用模态叠加法对柴油机进行了动态响应分析计算,得出了各阶模态的模态响应函数,为运用ATV技术求解内燃机表面辐射噪声提供了边界条件。     

舱筏结构动态特性的理论与试验研究

为充分利用舱段动力舱空间和提高其隐蔽性能，对辅机设备采用了侧挂式浮筏隔振设计。以带电机组的浮筏隔振装置的舱段为研究对象，利用试验和理论计算的方法确定发电机组与实际工作状态一致的激励力，同时考虑浮筏隔振系统橡胶隔振器的非线性动刚度，采用有限元和边界元相结合的流固耦合理论，研究浮筏隔振系统的参数变化对舱段振动特性的影响规律。通过舱段缩比模型水下试验验证了理论计算方法的可靠性和侧挂式浮筏系统的隔振效果。     

急救车车厢内部噪声仿真分析与优化

基于多体系统动力学理论、有限元和边界元方法,使用多种仿真软件建立车身结构有限元模型、整车刚柔耦合系统模型和车厢声学边界元模型,对路面不平度和发动机振动两种激励进行模拟,计算了这两种激励条件下20～150 Hz频率范围内车厢内各场点的A计权声压级。以降低多个场点声压级峰值为目标,综合考虑车厢壁板对各场点声压级峰值的声学贡献度大小和正负性质,对不同壁板组合进行阻尼减振降噪处理,最终确定最佳阻尼降噪方案。结果表明：场点声压级峰值的大小和频率分布与激振力能量的频率分布有关,粘贴阻尼材料在降低噪声的同时,也会改变声压级的频率分布。降噪措施能普遍降低车厢内乘员耳旁的声压级。     

含阻振质量基座的舱室声振特性FE-SEA法分析

基于波动理论分析实心阻振质量阻抑振动波传递特性,根据阻抗失配与波动形式转换原理,设计矩形空心与实心阻振质量回路结构并引入到主机基座周围。以模态密度为划分子结构依据,将整船结构划分为FE子结构和SEA子结构。采用FE-SEA混合法对模型的舱室声振特性进行预测,与实验值进行对比,验证仿真结果的有效性。与原始结构进行对比,分析阻振质量对基座结构振动波阻抑特性。结果表明:布置矩形阻振质量回路后,含有空心阻振质量结构的舱室较原始基座结构和实心阻振结构有较好的减振降噪效果,尤其在中频段减振降噪效果明显优于低频段降噪效果。