船舶尾部振动计算研究
The Research for Vibration of the Stern Structure
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.
- 作者：
- 刘西安
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 工程力学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 吴广明
- 中图分类号：
- U661.44
- 关键词：
- 尾部振动；有限元法；附连水；振动响应；控制措施
- stern vibration; FEM; added mass water; vibration response; control measures;