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。     

螺旋桨激励水下壳体振动噪声数值研究

为真实模拟壳体噪声的激励源特性,建立螺旋桨-轴系-壳体耦合系统有限元模型,以CFD计算得到的螺旋桨非定常载荷作为激励源,采用模态叠加法计算耦合系统强迫振动响应;分别以桨叶表面偶极子声源和耦合系统表面振速作为边界条件,采用声学直接边界元法计算螺旋桨直接辐射噪声和耦合系统振动噪声。数值计算结果表明:两种噪声的声压级都随螺旋桨转速的增加而增大,其中振动噪声增幅较小;耦合系统振动噪声声压级随轴承刚度的增加而增大;两种噪声的声压级在量级上较为接近,在频谱及声压分布上具有各自的特征,在预报耦合系统水下辐射噪声时应综合考虑两种噪声的影响。     

一种高阻尼螺旋桨在宽带激励力下的振动特性研究

提出一种新型高阻尼螺旋桨结构形式,通过将螺旋桨桨叶简化为弯曲梁,对常规桨叶和新型桨叶的随机振动特性进行对比分析。首先利用基于均匀湍流统计模型的相关分析方法,求取了作用在桨叶表面上的压力谱空间分布;然后运用基于模态叠加法的随机振动理论,讨论了系统参数对桨叶叶尖速度响应功率谱和脉动推力功率谱的影响规律。研究表明新型螺旋桨结构形式具有降低叶片固有频率处峰值响应的效果。     

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。     

螺旋桨激励力下轴系-艇体耦合系统低频声辐射特征分析

针对某轴系-艇体缩比试验模型,首先进行动力学建模,并利用试验数据对模型参数进行修正。在此基础上将振动模型利用直接边界元法进行进一步延伸分析,对螺旋桨纵、横激励力作用下壳体的声辐射特征进行预测,得到两种激励力下典型模态的壳体表面声压和远场声压分布特性,并从能量角度对耦合系统的声辐射特性进行分析,给出轴系-艇体耦合系统水下声辐射特性。     

摩擦激励下螺旋桨推进轴系自激振动特性分析

水润滑轴承摩擦诱导的螺旋桨推进轴系振动是造成舰艇艉部高频振动噪声的重要诱因。针对摩擦诱导的螺旋桨推进轴系非线性自激振动特性进行研究。基于拉格朗日方程和模态叠加方法建立摩擦激励下螺旋桨推进轴系的非线性动力学方程,轴承—轴颈的动摩擦特性采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型进行描述,同时考虑非线性摩擦、扭转振动和横向振动的耦合作用。运用Newmark-β和Newton-Raphson迭代相结合的方法求解系统非线性动力学响应。分析结果表明,在摩擦激励自激振动作用下系统动力学特性均被激发,系统的弯扭耦合振动特性易诱发螺旋桨推进轴系产生摩擦自激振动现象。     

弹性约束充液管道的振动模态试验与预报研究

充液管道是舰船主要的辐射噪声源和自噪声源之一,严重影响舰船的战斗力,有必要开展弹性约束充液管道振动模态的试验与预报研究.开展了未充液管道的模态试验,在约束未知的条件下基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现弹性约束的修正,并基于双向流固耦合的有限元法预报充液管道的湿模态振动特性.干湿模态有限元仿真结果与试验结果的固有频率平均...     

刚性背衬条件下覆盖层弹性对水下爆炸冲击波载荷的影响规律

先前的研究求解夹芯结构水下爆炸响应时，认为与水接触的板为刚性，其纵向的弹性很少考虑。基于波动理论建立了考虑冲击波、流固耦合和空化一维理论模型求解具有不同刚度和厚度的弹性覆盖层的响应。理论模型通过有限元结果得到验证。开展了包括破水波和重构波的传播以及重构波前辐射的压力波的空化的形成、扩展过程的研究。并利用理论模型预测覆盖层阻抗和厚度对湿表面压力峰值和传递的冲量的影响。     

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。     

弹性螺旋桨-轴系建模及振动特性的解析方法研究

为考虑螺旋桨自身弹性对桨-轴系统振动特性的影响,建立了一套基于Timoshenko梁理论的解析方法。将螺旋桨、轴系均用Timoshenko梁建模,结合桨叶与轴系连接处的协调条件及其边界条件,给出系统横向、纵向自由振动的控制方程;在同有限元结果对比表明本方法具有良好精度基础上,分析了桨叶弹性对系统模态的影响及桨-轴系统的力传递特性。研究表明:桨-轴系统的模态振型中螺旋桨叶片和轴系的弹性变形同时发生且相互影响,叶片弯曲模态会加剧轴系振动;作用于桨叶的激励引起的桨-轴系统轴承处的纵向传递力被桨叶弯曲和轴系纵振两阶模态显著放大,而横向传递力主要由桨叶及轴系的弯曲模态控制。     

激励力施加方式对结构振动特性影响研究

为了更合理地预测空压机结构振动特性,对CZ60/30型往复式压缩机进行有限元数值模拟,研究激励力施加方式对机体振动特性的影响。首先建立空压机机体有限元模型,并计算空压机机体受到的主要激励力。在进行活塞侧推力和气体力对气缸内壁的激励加载时,按照等活塞行程和等运行时间两种方式将一个运动周期分成10部分,分析不同激励力施加方式对计算结果的影响。结果显示等活塞行程分段方式仿真结果更能反映空压机低频振动特性,计算结果与实验数据较为吻合,证明了计算方法的可行性。     

考虑单点激振情况下篦齿封严结构减振规律的研究

研究在单点激振情况下阻尼套筒对篦齿封严结构的减振规律。采用一种将柔度系数法、谐波平衡法与求解摩擦力的数值跟踪法相结合的时频转换方法，对带阻尼套筒的篦齿封严结构的响应进行计算。对阻尼套筒摩擦片沿周向和周向的不同分布对结构减振效果的影响进行分析，并得出相应结论。     

磁橡胶约束阻尼处理的激励力有效区域研究

着重分析磁橡胶约束阻尼处理方法（MRLD)的阻尼效果受激励力影响的原因。基于MRLD与传统约束阻尼处理（PCLD)不同的耗能机制,得到这两种阻尼处理方式下系统耗能量的比值,进而估算MRLD相比PCLD,其阻尼改进效果中存在的激励力有效区域的大致范围。研究表明,材料损耗因子b不仅决定激励力有效区域的范围,同时也决定MRLD所能达到的阻尼改进效果的最优值。     

弹性轨枕轨道振动特性研究

弹性轨枕轨道是目前城市轨道交通运用较为广泛的轨道类型,钢轨是弹性轨枕轨道主要的振动和声辐射结构,通过研究钢轨的振动特性能够为控制振动和辐射噪声提供相关数据指导。在频域角度研究弹性长轨枕和弹性短轨枕轨道钢轨的垂向振动特性,分析不同轨枕结构及结构参数对钢轨垂向振动的影响,包括轨枕支撑刚度,轨枕质量以及轨枕尺寸对钢轨垂向振动的影响。结果表明：弹性轨枕轨道轨枕结构及结构参数的改变只会影响钢轨的0-400Hz范围内的垂向振动特性。     

基础激励下转子-轴承-支座系统动力学特性研究

针对基础激励影响转子轴承系统动力学特性问题,提出基于有限元和集中质量法的转子系统耦合动力学模型,分析基础激励对系统动力学特性的影响规律。模型中,转子采用梁单元离散建立有限元模型,滚动轴承考虑非线性接触力和间隙影响,支承阻尼环采用Kelvin-Voigt线性力学模型表征其力学特征。通过Runge-Kutta数值方法研究基础位移激励对系统动力学行为的影响规律;在此基础上,基于遗传算法对支承阻尼环的动力学参数进行优化设计。结果表明：基础在水平或垂直方向上的位移激励不仅对该方向转子振动有影响,对其他方向振动也存在一定影响;基础激励频率不等于滚动轴承VC(Varying Compliance)频率或其谐波频率时,系统中出现了组合共振现象;同时,经优化设计后,基础激励对系统动力学行为的影响显著降低。研究结果为基础振动下转子轴承系统的动力学分析提供了理论支撑。     

大幅值脉冲力激励装置研究

动态力测量的场景越来越广泛,对测量准确度的要求也越来越高。为解决国内始终没有基于绝对法加速度测量的脉冲式动态力标准装置的问题,研究建立了覆盖1~200 kN范围的脉冲力激励装置。经试验证明,该装置具有较好的横向运动比和台面幅值不均匀度,具有重要技术推广价值,为促进动态力传感器在工程实践中的应用以及动态力测量技术的发展提供了有力支撑。     

压力式气浮测力传感器静特性研究

为了避免多维力测量过程中的耦合现象,提出了一种气浮测力的方法。研究建立了压力式气浮测力传感器的特性方程,研制了一种压力式气浮测力传感器静特性实验装置,对理论研究的结果进行了实验验证。实验结果表明,气腔内气体绝对压力Pd在0.5~3.5kg/cm²范围时,气浮测力传感器的线性度为0.8%,回程误差为0.02%,重复性误差为0.1%。     

随机不平顺激励下地铁整体道床式轨道振动特性研究

对地铁钢轨振动特性和支座反力的探究是研究地铁引起环境振动的关键。为研究整体道床式轨道的振动特性,基于二维车辆–轨道耦合动力学数值分析法和三维有限元法对不同车速、不同轨道不平顺激励工况下的钢轨垂向振动加速度、振动速度、钢轨位移、支座反力和时域轮轨力进行仿真计算。结果表明：车速一定时,由同种方法计算得到的不同轨道不平顺激励下钢轨最大的垂向位移、支座反力在数值上的差异在5 %以内;同种轨道不平顺谱激励下,钢轨最大的垂向振动加速度、振动速度、垂向位移、支座反力以及时域轮轨力波动范围随车速增大而增大;在钢轨最大垂向振动速度、垂向位移和支座反力方面,基于二维数值分析模型的计算结果大于三维有限元模型的计算结果。根据两种方法计算所得的最大支座反力分别占单个车轮静载的40.46 %和37.44 %;同一车速工况下,钢轨最大的垂向振动加速度、垂向速度、垂向位移、最大支座反力以及时域轮轨力的最大变化范围均在美国五级谱激励条件下取得。