沿海小型科考船的局部振动数值模拟与实测研究

发布时间：2017-09-18 08:12

  本文关键词：沿海小型科考船的局部振动数值模拟与实测研究

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【摘要】：科学考察船作为海洋科学发展的重要举措之一,在海洋探索和研究过程中有着十分重要的作用。科考船根据研究要求可能需要长时间在海洋中航行,并执行各种不同类型的海洋实验,同时需搭载各类测试仪器和设备。船舶振动的问题对于科考船来说尤为突出,其不仅对船上的工作人员有影响,船上所搭载的仪器也会因为振动过大而出现测量精度太低的情况甚至导致寿命损耗。本文研究对象为沿海小型科学考察船,在对其振动问题的研究过程中,建立了沿海小型科考船三维的全船有限元模型,模拟研究沿海小型科考船的固有振动性质和局部强迫振动响应。首先,科考船固有频率的研究分析。利用软件建立科考船全船三维模型,船体的自身重力可以通过三维模型的板单元与梁单元模拟出来,船体附连水的质量根据公式计算得出,并以质量点的形式加载到三维模型上之后,进行固有特性的计算,得到模型船体的多阶固有频率和固有振型。其次,科考船强迫振动的数值模拟。根据公式得出激振力的结果应根据实际的激振大小和激振位置设置在到船体模型上,使用弹簧约束作为船体振动的边界条件,阻尼值根据计算和查阅资料取得。对模型进行瞬态的响应分析,得到船体不同节点的振动加速度、振动速度和振动位移的三种结果的振动有效值和时历曲线。而后,科考船振动响应的实海测试。对科考船进行实船出海振动实验测试,测量船舶船尾、主甲板、上层建筑和船首等多个不同位点的振动加速度数据,将实船实验数据与数值模拟同样位点的数值模拟数据进行对比分析,分析误差,判定数值分析的计算结果的准确性。最后,科考船局部减振方法研究。根据强迫振动的计算结果和实船测试的测量结果的对比,在软件模型中通过改变设备位置或者局部调整船体结构等方法进行对其进行局部优化,得到减小振动效果最优的改进方案。
【关键词】：科考船 局部振动 数值模拟 实船振动测试
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.81;U661.44
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 绪论13-16
• 1.1 本文的研究背景和意义13
• 1.2 国内外学者对船舶振动问题的研究现状13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第二章 船舶振动理论16-23
• 2.1 船舶总振动16-19
• 2.2 船舶强迫振动19-21
• 2.3 船体的局部振动21
• 2.4 本章小结21-23
• 第三章 沿海小型科考船局部振动特性分析23-47
• 3.1 全船模型23-27
• 3.1.1 结构模型23-24
• 3.1.2 模型质量24-27
• 3.2 激振力的计算27-30
• 3.2.1 螺旋桨激振力的计算27-29
• 3.2.2 主机激振力29-30
• 3.3 阻尼与边界条件30-31
• 3.3.1 阻尼的取值30
• 3.3.2 边界条件30-31
• 3.4 科考船的固有频率和振型31-32
• 3.5 强迫振动计算结果32-46
• 3.5.1 主机转速为 1300rpm32-36
• 3.5.2 主机转速为 1550rpm36-40
• 3.5.3 主机转速为 1800rpm40-44
• 3.5.4 振动舒适度衡准44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 沿海小型科考船实海振动测试47-76
• 4.1 实船振动测试方案47-49
• 4.1.1 测试时船舶的吃水状态和环境条件47
• 4.1.2 实船测试点的分布47-48
• 4.1.3 测试数据处理方法48-49
• 4.2 船舶振动实船测试结果49-75
• 4.2.1 主机转速为 1300rpm时的比对49-57
• 4.2.2 主机转速为 1550rpm时的比对57-66
• 4.2.3 主机转速为 1800rpm下的比对66-75
• 4.3 本章小结75-76
• 第五章 沿海小型科考船局部减振方法研究76-84
• 5.1 振动性能改进76-83
• 5.2 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 研究总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 在读期间发表的学术论文及研究成果90

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本文编号：874370