隨著艦船的現(xiàn)代化設(shè)計不斷向著輕量化、大型化以及快速化方向發(fā)展,船體產(chǎn)生的振動問題也是越來越嚴(yán)重。尤其對于船體艉部部分,由于船舶的螺旋槳和動力設(shè)備通常會布置在船艉,導(dǎo)致船體艉部的振動激勵過大從而引起較為嚴(yán)重的振動問題。因此對于船體艉部的振動特性和振動治理方法研究已經(jīng)成為船舶工程研究中的熱點和重點。面對日益嚴(yán)峻的振動問題通過被動式的振動治理方法已漸漸不能滿足船舶工程的要求�；谝陨系拇w振動背景,本文對某艦船的艉部振動特性展開研究,并對其進(jìn)行相關(guān)的振動治理方法研究,也為今后的船艉振動治理方法研究提供一定的參考。本文通過理論分析和數(shù)值計算的研究方法對某艦船的艉部振動特性進(jìn)行相關(guān)研究,并在該基礎(chǔ)上展開針對艉部振動的治理方法研究。首先本文建立了艉部的變截面組合梁系統(tǒng),并通過遷移矩陣方法從理論的方法推導(dǎo)了艉部的整體振動解析解。然后通過有限元軟件建立艉部的梁模型、艉部三維模型以及船體混合模型三種有限元模型,計算該船體艉部艙段的振動模態(tài)并對比不同模型的計算結(jié)果差異。對于船體附連水質(zhì)量施加問題,本文采用聲固耦合法來實現(xiàn)船體附連水質(zhì)量的仿真施加,并將其計算的艉部艙段振動模態(tài)與經(jīng)典的劉易斯附連水質(zhì)量理論計算施加所計算的艉部艙段振動模態(tài)進(jìn)行對比。通過在艉部艙段有限元模型上施加計算計算得到的螺旋槳激振勵,計算分析在螺旋槳激勵下該船艉部的振動響應(yīng),并利用船舶相關(guān)的振動標(biāo)準(zhǔn)評價艉部的振動響應(yīng)情況。本文在研究分析該船的艉部振動特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合其他工程業(yè)界的振動治理方法,提出了兩種關(guān)于的艉部振動治理方法,分別是通過動力吸振器來治理艉部的整體模態(tài)振動問題和通過磁流變立柱治理艉部的局部甲板振動響應(yīng)問題。動力吸振器在建筑工程中應(yīng)用較多,其工作機(jī)理是主要是依靠附著于主系統(tǒng)的從系統(tǒng)的質(zhì)量的動力作用,將主體系統(tǒng)的振動轉(zhuǎn)移到從系統(tǒng)質(zhì)量塊上從而實現(xiàn)減小主系統(tǒng)振動的目的。本文較為詳細(xì)的介紹了動力吸振器的基本原理,并設(shè)計了針對艉部模態(tài)前兩階模態(tài)治理的船用動力吸振系統(tǒng),該系統(tǒng)包括基座結(jié)構(gòu)、彈簧阻尼器以及吸振質(zhì)量塊,并以相關(guān)設(shè)計規(guī)范為基礎(chǔ),以工程實際應(yīng)用角度設(shè)計了整個系統(tǒng)包括各個參數(shù)以及構(gòu)件之間的連接形式。磁流變立柱是本文提出的一種用于治理艦船艉部甲板振動過大問題的船用治振新方法,該治振系統(tǒng)以磁流變減振器為其核心元件,通過將其與船體立柱進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合,形成一種可以船體甲板振動變化作出相應(yīng)措施的減振系統(tǒng)。本文較為詳細(xì)的介紹了核心構(gòu)件磁流變減振器的理論基礎(chǔ)和工作機(jī)理,并研究了其工作性能與外部電流的關(guān)系,并以船體設(shè)計相關(guān)規(guī)范為依據(jù),設(shè)計出了針對艉部某個艙段的磁流變減振立柱結(jié)構(gòu),主要設(shè)計內(nèi)容包括立柱結(jié)構(gòu)、彈簧結(jié)構(gòu)、磁流變阻尼器以及連接形式設(shè)計。本文利用有限元仿真計算了所設(shè)計的動力吸振器和磁流變減振立柱對艉部振動和艉部甲板振動的治理效果,通過仿真計算驗證了兩種振動治理方法對的有效性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U674.7
【部分圖文】：

一近代以來針對船舶振動問題的研宄一直是船舶工程界的熱點。尤其在近十輕量化設(shè)計和艦船航行速度的不斷提升，艦船的振動問題也越來越嚴(yán)重�？紤]不周，甚至?xí)䥽?yán)重影響到艦船的正常工作⑴。??目前船舶振動問題越來越嚴(yán)重的主要原因大致可分為兩方面：第一方艦船主尺度不斷增大的同時，也在致力于艦船輕量化設(shè)計。因此在艦船計較輕的鋼材料，但這樣的船體設(shè)計會降低船體的結(jié)構(gòu)剛度；第二方面隨著求不斷提高，需要不斷增加主機(jī)和推進(jìn)裝置的工作功率，從而導(dǎo)致由機(jī)械振力也不斷增大。船舶的艉部振動過大不僅會影響到船體艉部設(shè)備的正常會導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)過度疲勞產(chǎn)生破壞［２］。因此關(guān)于船舶艉部的振動問題研宄也由于目前大部分的艦船設(shè)計中，都會將其推進(jìn)裝置放置于船舶艉部下艉部是需要直接承受來自螺旋槳工作時產(chǎn)生的激振力，加之船舶艉部的型縮型，其結(jié)構(gòu)剛度與舯部相比會小很多。因此艉部艙段是相較于其他艙段嚴(yán)重的振動問題。因此，如何解決船舶的艉部振動問題是目前船體振動究熱點，對船舶工程業(yè)具有重大意義。???

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文??技術(shù)［２５］。目前的主動或半主動控制都是在經(jīng)典的被動控制方法中，制算法實現(xiàn)被動到主動的轉(zhuǎn)變。??在實際工程應(yīng)用中，對阻尼調(diào)節(jié)相對于剛度調(diào)節(jié)更為容易，因的時采取阻尼控制的方法實現(xiàn)動態(tài)制振，關(guān)于可控阻尼器的研宄也究熱點之一。對于阻尼制振方法，可以通過引入主動控制理論來調(diào)統(tǒng)的動態(tài)制振性能。阻尼主動控制技術(shù)常用的方法是在作動器上使程研宄較多的智能材料有壓電類材料、磁流變液等［２６］。在實際應(yīng)用通過兩種方法實現(xiàn)，一是改變阻尼器中閥口的開合大��；另一種是系數(shù)。其中改變閥口大小的方法可以通過采用電磁或電液技術(shù)來實大且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，而且閥口開合過程容易出現(xiàn)卡頓等機(jī)械故障的粘度系數(shù)漸漸成為阻尼控制的熱點研宄。隨著材料研宄的發(fā)展，層出不窮己成為半主動振動控制的研究這點方向［２７］。??

而國內(nèi)目前關(guān)于磁流變應(yīng)用的研宄也在高速發(fā)展階段。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的歐進(jìn)萍等人研發(fā)設(shè)計出了最大阻尼出力可以達(dá)到１８０ｋ?Ｎ的足尺磁流變減振器土木結(jié)構(gòu)的振動控制，并最終成功安裝在山東濱州的公路大橋上１４３］。哈爾濱工姚熊亮、鄧忠超、田正東等人開展了在船舶工程領(lǐng)域中的磁流變減振器試驗研了磁流變技術(shù)在船舶沖擊振動方面的可行方案［４４４５］。天津大學(xué)李忠獻(xiàn)、徐龍河磁流變液材料性能特性的相關(guān)研宄并總結(jié)出磁流變減振器的磁路設(shè)計原則，并礎(chǔ)上研發(fā)出了雙出桿剪切閥式磁流變減振器１４６］。武漢理工大學(xué)的瞿偉廉研發(fā)出了尼出力可以達(dá)到５００ｋＮ的磁流變減振器ＰＩ，這樣的出力大小在世界上都處于較領(lǐng)先的地位。南京航空航天大學(xué)的郭大蕾以及江蘇大學(xué)的陳龍和重慶大學(xué)的人先后都積極開展關(guān)于磁流變減振器在車輛懸架半主動控制方面的應(yīng)用研宄［４８］。內(nèi)還有學(xué)者及研發(fā)人員通過對磁流變減振器進(jìn)行有限元分析，為減振器的結(jié)構(gòu)析提供仿真理論方面的依據(jù)。??１．４本文研究內(nèi)容??
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本文編號：2837500