复杂边界条件下圆柱壳结构瞬态振动特性分析

针对复杂边界条件下圆柱壳结构瞬态振动特性研究不足,本文提出一种半解析法分析圆柱壳结构的瞬态振动特性。基于区域能量分解法和Reissner-Naghdi's线性薄壳理论,将柱壳沿壳体的母线方向分解为若干子壳段,并推导出圆柱壳结构一般边界条件下的求解模型。柱壳结构的位移函数用Chebyshev行列式和傅里叶级数表示,并引入最小二乘残差来消除计算的不稳定性。对柱壳结构进行瞬态振动特性分析,通过与有限元仿真计算结果对比验证了本文方法的有效性,结果表明:同一频段范围,结构厚度越小,位移曲线峰值越多,瞬态响应越大;损耗因子主要影响结构的共振峰值,对结构固有频率的影响较小。     

声学覆盖层对潜艇抗水下爆炸能力的影响研究

为提高潜艇的隐身性能,潜艇壳体表面常敷设声学覆盖层结构.声学覆盖层常设有各类空腔等特殊结构形式,在受到水下爆炸冲击波时,空腔很容易产生变形并吸收能量,对潜艇的抗冲击性能产生影响.采用复合板单元的等效方法,针对敷设声学覆盖层的潜艇的抗冲击性能进行研究,得到了声学覆盖层对潜艇破坏环境、冲击环境的影响规律.研究表明,声学覆盖层将增加艇体结构对冲击波能量的吸收,使潜艇的破坏环境变坏,并使潜艇典型部位的设计冲击谱增大,但随着声学覆盖层的敷设方式不同,典型部位的设计冲击谱变化也各不相同.     

设备对船体结构的激励力及其应用研究

针对以不平衡力为主的设备台架试验激励力向实船的转换方法进行研究,推导给出了设备对船体结构的激励力公式,并提出了设备与船体耦合振动分析的简化方法。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耦合振动的分析模型,得到了设备向安装基础传递的激励力计算公式;在此基础上,给出了设备向船体结构传递激励力的计算公式,提出了设备与船体结构耦合振动分析的简化方法,并验证了方法的正确性。研究表明:设备对船体结构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;所提的设备与船体结构耦合振动简化方法具有较高精度,可满足工程要求。     

改进傅里叶方法在梁结构振动特性分析中的应用

研究了一般边界条件下Euler-Bernoulli梁的振动特性。首先基于改进傅里叶法建立了梁结构的位移函数表达式,其中位移函数被表示为傅里叶余弦级数展开式与辅助多项式函数的叠加,其后基于最小势能原理建立拉格朗日方程,并通过Rayleigh-Ritz法进行求解,得到其固有模态及强迫振动响应。通过讨论旋转方向和横向弹簧刚度取值对计算结果收敛性的影响,验证了本方法的数值稳定性,得到用于模拟经典边界条件的弹簧刚度值。通过将本文计算结果与有限元法对比,验证了本方法的有效性。在此基础上对一般边界条件下梁结构受迫振动的响应特性进行了研究,讨论了弹簧刚度值等参数对梁结构振动特性的影响规律。     

基于统计能量法的隔声瓦减振性能仿真研究

在水下结构表面敷设隔声去耦材料是应用最广泛也是非常有效的一种提高舰船隐身性能的方法。基于统计能量法开展了隔声瓦对复杂锥柱结构水下振动的影响研究,讨论了隔声瓦敷设方式对复杂锥柱结构水下振动的影响,分析了阻尼损失系数对隔声瓦减振效果的影响。研究表明,隔声瓦敷设方式、阻尼损失系数对隔声瓦减振效果有较大影响:当隔声瓦敷设在结构振动主导传递途径上时,其对传递途径下游结构的振动抑制效果较为明显,而对于振源及传递途径上游结构振动的影响较小;隔声瓦减振效果随敷设密度的增大而增加,随阻尼损失系数的增大而有所降低。     

加筋球壳结构稳定性及其优化研究

采用非弹性理论修正与有限元计算相结合的方法,进行加筋球壳结构的稳定性分析,得到加筋球壳结构的实际失稳压力;并通过改变球壳厚度、加强筋尺寸、加强筋布置形式等讨论球壳厚度、加强形式对加筋球壳结构稳定性的影响;同时考虑加筋球壳结构其他力学性能要求,进行加筋球壳结构的稳定性优化设计,给出加筋球壳结构合理的设计形式。研究表明,球壳厚度、加强形式对加筋球壳结构的稳定性有较大影响,增加球壳厚度、减小加强筋跨距可有效提高其实际失稳压力,改善其稳定性。     

双层圆柱壳振动传递及近场声辐射特性研究

水下加筋圆柱壳体振动和声辐射是近年来研究的一个热点问题。文章从实验和数值计算两个方面,对水下加筋双层圆柱壳的振动传递及声辐射进行了研究。实验模型表面敷设了隔声去耦材料,分为四种工况:双壳全敷设、内全敷设、外全敷设、外部分敷设,对单频激振时内外壳体间的振动传递以及各工况下的近场声压进行了分析。结果表明,托板在内外壳的振动传递中起着较大的作用,内外壳全部敷设隔声去耦材料对抑制振动和声辐射最有效。为了减小托板对振动及声辐射的影响,提出了复合托板结构,即在托板上添加方钢结构,并对含复合托板的圆柱壳声学特性进行了数值研究,表明方钢在中高频段能有效降低壳体的振动及声辐射。     

基于板梁组合理论的正交加筋板声振特性分析

基于板梁组合理论,建立了正交加筋板声透射计算模型,并分析了正交加筋板的声振特性.将加强筋视为平板的动反力及动反力矩,引入到平板振动方程,得到了正交加筋板声振方程;利用空间谐波展开法及虚功原理,得到了正交加筋板透射损失和平均振动速度级表达式.在此基础上,首先研究了单向加筋板的隔声性能,理论结果与已有计算结果取得了很好的一致,验证了模型的有效性;并进一步研究了正交加筋的声振特性.研究表明,正交加筋板对垂直入射声波的隔声效果最好;增大加强筋惯性矩可提高其低频段透射损失;增大加强筋间距可提高正交加筋板的低频段振动响应,却降低了其低频透射损失,总体而言,增大加强筋间距可改善结构的整体隔声性能.     

典型船舶结构中振动波传递特性研究

摘要：以波动理论为基础,根据不均质结构中波型转换、阻抗特性,系统地分析了典型船舶结构中振动波的传递特性,推导并给出了平面弯曲波入射时的隔声量公式。在此基础上人为构造了阻抗失配基座,分析了阻抗失配基座的隔振性能。结果表明,十型结构对弯曲波有较强的阻抑作用,弯曲波在突变截面处的能量再分配关系主要由两块板的特性阻抗所决定;┻┳型构件的连接处机械阻力较大,其隔振效果超过十型结构; 型结构隔振性能随突变截面阻抗失配程度增大显著提高,采取多次截面突变的办法能够得到较大的隔声量;阻抗失配基座加剧了振动波在船体板架中的波型转换、散射和反射,使总的隔振效果显著提高。本文旨在为船舶结构声学设计提供参考。     

厚壁球冠结构焊接变形及残余应力数值实验研究

潜艇球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形及残余应力是关系到潜艇安全的重要指标．为了保证焊接构件的可靠性，准确推断潜艇球面艏端隔壁构件焊接过程中的力学行为，有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形及残余应力进行数值实验分析．该文在大型有限元软件ANSYS的基础上，开发了相应的焊接程序，对焊接过程中结构的应力、变形进行了数值模拟；并将模拟结果与相关的理论值及实验值进行对比分析．对比结果表明，数值实验结果与理论结果基本吻合，可以满足工程要求．在此基础上，对厚壁球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析，得到了球冠结构焊接时的变形及残余应力的变化规律，为结构的加工工艺提供了可靠的依据．