船舶尾部振动计算研究

发布时间：2020-06-21 03:31

【摘要】：船舶振动是船舶设计优劣的重要参考之一。研究船舶尾部结构固有频率计算,并分析船舶尾部结构振动响应的影响因素,对指导该类船舶尾部结构设计具有工程实用价值。本文在振动理论的指导下,针对常规螺旋桨推进的船舶尾部结构,开展了尾部振动固有频率计算、振动试验研究、尾部振动响应计算及基于尾部结构设计的振动响应控制研究。本文对于尾部固有频率计算研究主要包括船底板架固有频率分析、板架曲率对舷外附连水质量影响和尾部舱段固有频率计算。对尾部船底板架固有频率研究表明,船底板架建模范围垂向宜延伸到平台结构。舷外附连水质量计算可采用虚拟质量法。通过研究板架曲率对舷外附连水影响表明:对于研究研究板架而言,在相同模态下,与公式法计算结果相比,曲率对舷外附连水质量的影响在15%以内。对尾部舱段固有频率研究表明,采用混合模型计算尾部舱段固有频率时,各阶固有频率计算结果相近,因此混合模型中的舱段模型建模范围可由尾部局部振动关系的区域决定;仅采用舱段模型计算尾部固有频率时,尾部舱段模型应建到船体梁一阶垂向振动节点附近的主横舱壁处。对某船尾部结构模型进行了振动测试,并与数值仿真的计算结果对比。有限元法计算尾部结构振动固有频率结果与试验测试的结果接近。因此采用有限元法可较为准确的计算船舶尾部固有频率;虚拟质量法可较准确的模拟舷外水对船舶尾部振动影响。基于模态叠加法计算尾部结构的振动响应,得到了计算点的响应速度随着螺旋桨转速变化的曲线,并对该船振动响应进行校核评估。之后采用控制变量法,研究结构设计因素对尾部振动的影响规律。研究表明尾部合理布置水舱,改变肋板厚度和纵骨尺寸可以改善船底板架的振动影响,而合理布置支柱对甲板板架振动的控制有良好效果,改变阻尼和设置纵舱壁可以有效地减小船舶尾部振动。根据各种措施对尾部振动的影响规律,采用组合方案能更好地控制尾部振动。本文的研究结论,对该类船舶尾部振动控制的设计提供一定的参考。
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661.44
【图文】：

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计算成本高，一般用于研究总体振动和局部耦合振动情况。Bezier 等分析了引起船舶振动的主要激励源以及激励特点，通过有限元法预报船体总振动和尾部振动在主机和螺旋桨激励情况下的振动水平[14]。Annicchiarico C 分析螺旋桨激励力的特性，通过整船模型计算了尾部结构的动力响应[15]。Yucel 基于数值仿真的方法，对某船的尾部振动和整体振动特性进行研究，研究基于整船模型，比较干湿模态下的船体的固有频率变化[16]。此外 Boote[17]、Senjanovic[18]和 Soal，Keith[19]建立整船有限元模型，研究总体振动和尾部振动特性。在国内，任慧龙对某三体船，使用整船模型计算整船振动和尾部振动固有频率，研究其振动特性[20]。史丰荣等建立铺石船的整船的有限元模型，分析了船舶总体和尾部固有频率，计算了铺石船的振动响应[21]。温华兵等建立 36 m 全回转拖轮的整船有限元模型，分析船体结构整体模态和尾部局部模态。并且讨论拖轮的主要振源研究尾部振动响应[22]。赵亮等基于 ANSYS 建立某巡逻艇整船的有限元模型，并计算该艇在激励力作用下的响应，并将计算得出的响应曲线与实验测试的结果比较，得到了较为满意的果[23]。徐芹亮等研究了大型豪华游艇的固有频率及强迫振动计算，讨论了修改局部结构的方法进行振动控制[24]。

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图 1.2 尾部舱段模型模型模型计算船舶尾部固有频率时，边界条件对计算结果影响较界条件一般是难以确定。因此为了模拟边界条件的影响，研型与中首部一维梁相结合的混合模型。混合模型在一定程度度和建模的工作量，因此在研究船舶尾部振动特性和尾部响被选择使用。索志强和郭日修以某实船为研究对象，建立混从船舶体总振动特性和尾部振动特性等方面考虑，验证了混性[28]。金咸定等基于 Natran 建立了某高速舰艇的混合模型，在动响应进行预报，结果显示，响应预报值与实测结果基本一[29]。郭列等结合舰艇的设计和建造实践经验，研究了舰艇尾性的问题，研究结论对尾部固有频率的计算和尾部振动响应0]。夏利娟等探讨了混合模型的连接问题，研究舱段模型与中

【参考文献】