组合板结构面内和面外振动动刚度法研究
Dynamic Stiffness Method for In-plane and Out-of-plane Vibrations of Built-up Plate Structures
船舶结构的振动特性分析是研究船舶结构振动的主要内容.过大的振动响应会影响船上人员的工作、休息等,还会引起局部结构的声振疲劳破坏,装有设备的结构在振动时会把振动传给设备,影响电子仪器的正常发挥,这一问题随着船舶及动力装置向高速化大型化发展变得越来越严重.平板是组成船舶结构最基本也是最重要的单元,为了适应工程上的需要,板与板之间常常通过耦合形成复杂的组合板结构.结构在受到激励时,主要产生平面纵波、平面剪切波以及横向弯曲波三种沿板内传播的波,面内振动波和弯曲波不仅在板内传播,而且在交叉连接处发生反射、折射,使组合板结构的振动性能变得复杂.所以单独考虑面内振动或弯曲振动是远远不够的,必须将它们同时考虑在内.本文首先推导矩形板的动刚度矩阵,通过投影法以及一系列的代数运算给出面内振动和弯曲耦合振动的动刚度矩阵的显式表达式,求解结构的固有频率,并通过实验和数值计算进行验证;然后将离散的板单元耦合形成复杂的组合板结构,通过坐标变换将每个板单元局部坐标系下的动刚度矩阵转换成全局坐标系下的动刚度矩阵,再利用经典的有限元理论组装形成整体组合板结构的动刚度矩阵,求解简谐激励下结构的面内振动和弯曲振动响应,得出结构的位移响应场和内力场,通过L型板的算例进行验证;进一步在动刚度法的基础上计算讨论了结构中传播的功率流;最后对典型的双层底舱段结构进行简化,通过动刚度法计算了结构的振动响应,并对结构参数的影响进行分析,为工程应用提供了理论指导.
- 作者：
- 李慧
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 吴文伟
- 中图分类号：
- U661.44
- 关键词：
- 组合板结构；动刚度法；面内振动；面外振动；功率流
- Built-up Plate Structure; Dynamic Stiffness Method; In-plane Vibration; Out-of-plane Vibration; Power Flow;