散货船结构动力特性分析及优化设计

发布时间：2017-05-05 10:02

  本文关键词：散货船结构动力特性分析及优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的进步和生活水平的提高，人们对生活居住区的舒适性提出了越来越高的要求，而容易引起有害振动的区域往往集中在尾部和上层建筑，因此需要研究船体结构尤其是尾部和上层建筑的动力特性。本文以一艘散货船为研究对象，研究其尾部及上层建筑的动力响应特性并对其进行了优化设计。主要包括以下几个方面： （1）全船总振动模态计算。本文分别建立了全船一维梁有限元模型、三维有限元模型、混合有限元模型并进行了模态分析，并对三种模型的计算结果进行了比较分析。 （2）尾部振动响应预报。本文计算了选用混合有限元模型计算了尾部结构在螺旋桨激振力作用下的加速度响应，在施加螺旋桨激振力时分别选用三种不同的施加方案，并根据计算结果进行比较分析。 （3）上层建筑结构模态计算和响应预报。本文计算了上层建筑总体振动模态和各层甲板的局部模态，并计算了上层建筑结构在螺旋桨激振力作用下的加速度响应，，针对加速度响应较大的部位计算了其在较宽频率范围内的加速度响应。 （4）尾部及上层建筑结构灵敏度分析。以板材的厚度和骨材的规格为设计变量，进行了质量灵敏度分析、单频激励下的响应灵敏度分析及多频激励下的响应灵敏度分析。 （5）尾部及上层建筑结构动力特性单目标优化设计研究。以质量最轻为目标函数，多频激励下的响应满足振动频率基准等为约束条件，进行单目标优化设计。
【关键词】：散货船 尾部结构 上层建筑 动力响应预报 灵敏度分析 单目标优化
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U674.134
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 本文研究背景12-13
• 1.2 结构动力特性研究现状13-16
• 1.3 结构优化设计研究现状16-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 第二章 全船总振动模态计算20-38
• 2.1 全船有限元模型20-26
• 2.1.1 一维船体梁有限元模型20-22
• 2.1.2 三维有限元模型22-25
• 2.1.3 混合有限元模型25-26
• 2.2 船体总振动26-33
• 2.2.1 引言26-28
• 2.2.2 影响船体总振动的因素28-29
• 2.2.3 附连水质量计算29-33
• 2.3 固有频率及振型图33-36
• 2.4 三种有限元模型的比较36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 尾部和上层建筑振动模态和响应预报38-70
• 3.1 引言38
• 3.2 螺旋桨激励38-45
• 3.2.1 螺旋桨激励的分类38-39
• 3.2.2 螺旋桨脉动压力39-43
• 3.2.3 螺旋桨激振力的施加43-45
• 3.3 船体振动阻尼45-46
• 3.4 尾部振动响应预报46-47
• 3.5 上层建筑振动模态和响应预报47-64
• 3.5.1 上层建筑固有频率计算48-57
• 3.5.2 上层建筑局部振动计算57-62
• 3.5.3 上层建筑振动加速度响应计算62-64
• 3.6 强迫振动响应计算64-67
• 3.7 船舶振动评价67-69
• 3.8 本章小结69-70
• 第四章 优化设计变量的灵敏度分析70-90
• 4.1 灵敏度分析基本理论70-76
• 4.1.1 有限差分法70-72
• 4.1.2 半解析法72
• 4.1.3 解析法72-73
• 4.1.4 iSIGHT 软件试验设计方法73-76
• 4.2 尾部及上层建筑结构灵敏度分析76-89
• 4.2.1 设计变量76-82
• 4.2.2 质量灵敏度82-83
• 4.2.3 响应灵敏度83-85
• 4.2.4 设计变量筛选85-89
• 4.3 本章小结89-90
• 第五章 尾部及上层建筑结构动力特性单目标优化设计研究90-106
• 5.1 优化算法90-92
• 5.1.1 算法概述90-92
• 5.1.2 自适应模拟退火算法92
• 5.2 尾部及上层建筑结构动力特性单目标优化模型92-94
• 5.2.1 设计变量与约束条件93
• 5.2.2 目标函数93
• 5.2.3 优化模型的数学表达93-94
• 5.3 优化仿真系统的建立94-98
• 5.3.1 文件解析94-96
• 5.3.2 集成流程96-97
• 5.3.3 设计变量设置97-98
• 5.3.4 数据监控98
• 5.4 优化结果分析98-103
• 5.5 本章小结103-106
• 第六章 总结与展望106-110
• 6.1 总结106-107
• 6.2 展望107-110
• 参考文献110-116
• 致谢116-118
• 攻读学位期间发表的学术论文目录118

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 顾永宁,鲍莹斌,陈伟刚;船体振动响应预报[J];船舶工程;1998年05期

2 江庠宝,韩继文,杨文华,张圣坤,叶彼得;大型油船模态分析和响应预报[J];船舶工程;1998年06期

3 林哲,赵德有;船体板架动力优化设计[J];船舶工程;1998年06期

4 张淑茳,李治彬,杨燕;船体振动响应预报研究[J];船舶工程;2003年04期

5 谢永和;船体舱段优化设计[J];船舶工程;2005年02期

6 李凯;刘松;李东鹏;殷玉梅;赵德有;;30000t大湖型散货船有害振动的诊断及治理[J];船舶工程;2009年04期

7 邹春平,陈端石,华宏星;船舶结构振动特性研究[J];船舶力学;2003年02期

8 王蒙蒙;赵德有;;螺旋桨诱导的船体表面力预报新方法[J];船舶力学;2006年04期

9 殷玉梅;赵德有;;船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报方法研究[J];船舶力学;2011年05期

10 钱家昌;刘卉;;潜艇操纵性多目标优化及灵敏度分析[J];船舶力学;2011年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 王从晶;全船结构动力特性的优化设计研究[D];上海交通大学;2011年

2 何勇;考虑动态响应特性的全船结构多目标优化研究[D];上海交通大学;2012年

3 赵一宁;人工神经网络和遗传算法在船体结构动力学中的应用[D];大连理工大学;2002年

4 强兆新;船体板梁组合结构频率禁区动力优化研究[D];大连理工大学;2005年

5 张丽;巴拿马型集装箱船结构优化设计研究[D];上海交通大学;2008年

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本文编号：346105