潜艇耐压壳动力学响应和声辐射研究概况与趋势

论述了流场中潜艇耐压壳自由振动、受简谐力或力矩作用和受冲击载荷情况下的动力学响应和声辐射研究概况 ,讨论了带有阻尼材料的复合潜艇耐压壳的动力学和声辐射研究情况 ,以及阻尼材料的破坏研究概况 ,并指出了今后的研究方向     

装备外壳结构周期设计及其振动特性

将声子晶体能带理论应用于装备外壳结构设计,把装备外壳圆柱壳段设计成周期结构。基于多子结构的双协调自由界面模态综合法,计算并对比了周期圆柱壳与非周期圆柱壳对弯曲振动的衰减特性。结果表明,周期圆柱壳中有弯曲振动强衰减带隙存在,而非周期结构中则没有带隙存在。进一步研究了轴向周期复合夹层材料圆柱壳的弯曲振动特性。同样,该周期复合夹层结构中依然有弯曲振动带隙存在,且在带隙频率范围内弯曲振动传播将受到明显的抑制。最后,考虑实际装备外壳形状,研究了含周期结构圆柱段的复杂装备外壳振动特性。研究表明,经过局部周期设计的复杂装备外壳保持了带隙特性,这说明了将能带理论应用于工程实际装备外壳的振动控制具有可行性。     

舱壁振动对环肋圆柱壳舱段振声性能的影响

舱壁振动会传递到相连壳体部分,进而影响圆柱壳舱段振动和声辐射。为明确舱壁振动对环肋圆柱壳振声性能的影响,利用FEM/BEM法从舱壁边界条件和结构参数变化两个方面进行了数值计算,分别讨论了舱壁约束条件、舱段截取尺寸、舱壁封板形状、舱壁厚度及加强筋形式变化的影响规律。结果表明:研究有限长环肋圆柱壳振声性能时,两端边界简支边界是可取的;舱段截取对计算结果有较大的影响;改变舱壁形状对壳体振动均方速度级峰值影响较大;增加舱壁厚度和舱壁加筋对圆柱壳振声性能的影响要分频段考虑,总体来说对改善舱段振声性能有利。     

应用波数谱分析纵向构件对双层圆柱壳振动与声辐射的影响

为研究纵向构件对双层圆柱壳振动与声辐射特性影响的一般规律,首先采用结构有限元耦合流体边界元方法计算出增加纵向构件前后双层圆柱壳轻外壳的振动响应;然后,采用波数谱分析的方法将它们在波数域上进行波形分离,并得出它们法向速度振动功率波数谱和辐射声功率波数谱;最后,通过对两模型不同波数谱的比较分析,总结了纵向构件对结构振动模式的影响以及结构振动模式与辐射声功率间的关系。研究表明:纵向构件对圆柱壳轻外壳周向阶的振动影响不大,它的加强会减小轻外壳轴向长波振动的幅值,但能增加其平均辐射效率。     

采用波数域方法分析细长柱壳的振动与声辐射特性

采用波数域方法对细长柱壳进行振动与辐射噪声分析。在获得细长柱壳表面振动后,法向振动在波数域展开为波数谱,结构振动波数特征由此得以直观展现,与辐射噪声相关的有效振动量得以定量给出。对细长柱壳的波数谱分析表明:低阶周向波数振动是其参与有效声辐射的主要成分,通过不等间距分舱可以在一定程度上控制有效声辐射振动级,从而控制结构的噪声辐射,但对整体呼吸运动的振动则效果不显著。     

通孔与闭孔泡沫铝水下隔声性能实验研究

对空气饱和与水饱和两种情况下的通孔泡沫铝以及闭孔泡沫铝开展了水下隔声性能实验研究。实验结果表明:在[500,4 000]Hz范围内,水饱和通孔泡沫铝和闭孔泡沫铝具有良好的隔声性能,而空气饱和通孔泡沫铝水下隔声性能相对较弱。与现有橡胶类水声去耦材料相比,水饱和通孔泡沫铝具有良好的低频、宽带隔声特性以及耐压且不受温度的影响等特点,可以作为一种潜在的性能优良的水声去耦材料。     

基于遗传算法的复合材料圆柱壳水下声辐射优化

为了降低艇体的振动噪声,建立了复合材料圆柱壳的有限元模型,并对其水下振动和声辐射特性进行了研究。在此基础上,分析了复合材料圆柱壳水下声辐射的优化模型;基于遗传优化算法,以复合材料铺层角度为设计变量,以流固耦合面内辐射声压的最大值为优化目标,进行了优化分析。结果表明:对复合材料圆柱壳的铺层角度进行优化设计可以有效提高其声辐射性能,相比对称铺层方式,优化后的远场辐射声压级在50～300Hz频段内平均降低了3.6dB。该结果验证了优化设计的有效性,为下一步进行大型复杂水下结构的声辐射优化研究提供了一定的思路。     

无障板水下声辐射特性的参数影响规律研究

平板作为工程结构最常见的形式,探讨其振声性能的基本变化规律对指导结构减振降噪设计具有重要意义。首先,基于各向同性材料无障板振声理论,推导了无障板的声压积分方程;然后,将结构的动力方程代入无障板形式的振速方程中,通过离散声压差值和叠加板的振动模态位移,并参考有障板的声辐射阻抗表达形式,得到无障板的声辐射阻抗,进而求解振动和声辐射响应;最后,以水下简支矩形板为例,计算对比了声辐射参数,分析了模量、密度、厚度、损耗等对无障板振声性能的影响规律。结果表明:板的刚度、阻尼均可直接影响结构的振动,材料模量、厚度以及损耗因子参数越大,壳板的减振降噪性能越优越。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声，在其外壳上敷设气囊，形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计，将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗，分析了气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时低频声辐射的影响机理。分析表明，声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算了气囊圆柱壳的水下声辐射，结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射特性

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声,在其外壳上敷设气囊,形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计,将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗,分析气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时的低频声辐射的影响机理。分析表明,声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算气囊圆柱壳的水下声辐射,结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

齿轮箱振动测试与分析

在对某型齿轮箱的模态、振动烈度和振动加速度进行测试的基础上,详细分析了测试结果.模态测试得到了齿轮箱的振型和模态参数,振动烈度测试结果表明该齿轮箱处于良好工作状态,振动加速度测试结果显示该齿轮箱的减振措施达到了预期的效果.最后,对测试提出了建议.     

机械振动烈度的频域算法研究

在理论分析的基础上,研究了利用DFT在频域计算振动烈度的方法,并结合实践经验,给出了实际应用中的注意事项。在频域计算振动烈度,对振动信号类型和计算频率范围选择具有较强灵活性,避免了在时域利用微积分进行信号类型转换和选频滤波等处理过程。     

舰船管路橡胶减振器的应用

简要分析了管路橡胶减振器对刚性管路的隔振原理,提出了几种通过改变管路布置形式而达到对管路各自由度上减振的方法,阐述了在实际应用中如何调整橡胶隔振器的固有频率而达到对舰船管路良好的隔振.     

用混合有限元模型分析船体振动问题研究

对混合有限元模型应用于船体振动分析的方法进行了讨论,并建立了某船的混合有限元模型,分别对其船体总振动和局部振动进行了计算.计算结果表明,混合有限元模型的总振动计算结果略小于迁移矩阵法,而局部振动计算结果与孤立模型存在较大差异.     

船舶动力机械混合隔振系统的优化设计

综合分析了混合隔振的原理,揭示了混合隔振的实质就是被动隔振系统和主动隔振系统的多目标联合优化问题.针对船舶中常用的双层隔振系统,进行了混合隔振优化设计和数值仿真.仿真结果表明,混合隔振技术在船舶动力机械隔振方面有着广阔的应用前景.     

载流管道在基础振动下的振动控制

根据舰船管道的实际情况 ,在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响 .计算分析了舰船管道系统在流体激励、外部干扰力和基础振动情况下的动态响应 .研究了如何减小基础振动对管路系统振动的影响 ,通过计算分析 ,提出了比较有效的减振措施 .     

压力容器的声振时效——对声激振的探讨

根据振动时效对动应力分布的要求及压力容器的结构特点,通过对容器结构的固有频率、固有振型及其相应的动应力的分析,提出采用声激振来消除焊接残余应力以达到时效的目的,并在压力容器上成功地进行了声激振试验。     

潜艇纵向振动计算及振动特性

采用有限元方法建立了潜艇纵向振动分析有限元模型,求出了某艇在水面巡航状态的纵向振动模态.发现潜艇耐压壳纵向振动除具有典型的“活塞”式振动特征外,还具有众多与“一维梁”纵向振动不同的特性.     

双层隔振系统隔振效果研究

隔振系统的隔振效果与被隔离体、中间质量块及基座中的弹性模态有很大的关系.在考虑被隔离体、中间质量块及基座为弹性体的前提下,研究了它们的弹性模态对系统隔振效果的影响,得出了设计隔振系统时要遵循的一些原则.     

矩形薄板自由振动的解析解法

本文建立了矩形薄板横向自由振动振型函数微分方程的一般解,可以求解任意边界条件的矩形板的振动问题。以一组对边固定一组对边自由的矩形板为例求解了板的基本频率。