基于数值计算的VLCC上层建筑固有频率影响因素研究

发布时间：2017-09-08 18:28

  本文关键词：基于数值计算的VLCC上层建筑固有频率影响因素研究

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【摘要】：船舶的振动问题尤其是上层建筑整体振动一直是困扰人们的一个不易解决的问题。一般而言,当船舶上层建筑整体固有频率与激励源频率错开时,其振动可以接受。但是一旦发生共振,对于如何对结构进行修改以避开共振,人们还没有很好的解决方法。过去人们计算上层建筑的固有频率主要依靠经验公式,但是随着船舶尺寸的不断增大和船舶结构的优化更新,过去的经验公式已经不能很好地对固有频率进行预测。随着计算机计算能力的飞跃式提升,人们逐渐用有限元法取代经验公式法来对船舶振动问题进行计算分析。用有限元方法对工程问题进行数值计算,可以极大节省船舶设计成本,这种方法已逐渐成为现今工程分析的主流方法。本文使用大型通用有限元分析软件ANSYS,借用灵敏度分析的思想,对两艘VLCC建模讨论。本文前半部分介绍了振动问题的背景和相关计算方法等基本知识,后半部分讨论了用有限元法计算VLCC上层建筑固有频率时因模型化方法等原因导致的计算误差,研究了上层建筑重量、重心和板材厚度等对固有频率的影响并讨论了几种可行的提高固有频率的方案。从讨论结果上看,在对上层建筑进行建模时,至少应把其后烟囱楼和下方机舱内结构全部建出；基于如今计算机的计算能力,有限元模型单元尺寸可以取为肋距和纵骨间距的大者。如果想要改变船舶上层建筑整体固有频率,可以降低上层建筑整体重心,或在振动变形较大的位置增设大尺寸肋板。本文的计算结果可以在今后设计VLCC上层建筑时提供一些参考。
【关键词】：固有频率 上层建筑 有限元
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 船体振动衡准9-13
• 1.3 灵敏度分析简介13-14
• 1.4 上层建筑振动问题国内外研究现状14-15
• 1.5 本文的研究内容15-16
• 2 上层建筑固有频率综述16-38
• 2.1 单自由度系统的固有频率计算方法17-20
• 2.2 多自由度系统的固有频率近似计算方法20-23
• 2.2.1 矩阵迭代法20
• 2.2.2 能量法20-23
• 2.3 Ansys软件模态分析方法简述23-25
• 2.3.1 分块兰索斯法23
• 2.3.2 PCG兰索斯法23-24
• 2.3.3 超节点(SNODE)法24
• 2.3.4 缩减法24
• 2.3.5 非对称法24
• 2.3.6 阻尼法24-25
• 2.4 上层建筑固有频率的估算方法25-34
• 2.4.1 简化理论计算方法27-29
• 2.4.2 方案设计阶段的估算公式29-32
• 2.4.3 有限元法计算上层建筑的固有频率32-34
• 2.5 Ansys计算固有频率过程34-35
• 2.6 本文的计算模型35-37
• 2.7 本章小结37-38
• 3 有限元法计算固有频率误差分析38-53
• 3.1 边界条件对计算结果的影响38-42
• 3.2 模型精细度对固有频率的影响42-52
• 3.2.1 单元尺寸大小对上层建筑固有频率的影响43-49
• 3.2.2 舱壁单元精细度对计算结果的影响49-52
• 3.3 本章小结52-53
• 4 VLCC上层建筑结构对固有频率影响因素分析53-77
• 4.1 上层建筑重量重心对固有频率的影响规律53-61
• 4.1.1 上层建筑重量对固有频率的影响54-57
• 4.1.2 上层建筑重心位置对固有频率的影响57-61
• 4.2 上层建筑板材厚度对固有频率的影响61-70
• 4.3 改变上层建筑固有频率的方案研究70-76
• 4.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-81
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况81-82
• 致谢82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 骆庆卫;内河船舶振动及减振措施[J];江苏船舶;2004年05期

2 ;俄罗斯油轮漏油引发黑海生态灾难[J];广东交通;2007年06期

3 恽伟君,叶祖英,胥加华;膜梁组合模型的船舶总体与上层建筑耦合振动[J];中国造船;1987年03期

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本文编号：815615