全面闡述機械設備的噪聲振動激勵特性,包括其發(fā)送噪聲振動能量的能力、不同條件下的力輸出特性,以及與安裝基座的耦合特性等,對振動能量的傳遞以及振動聲輻射等領域的研究有著重要價值。這些研究可以為噪聲振動研究的其它課題提供初始激勵數據,是其它研究的基礎。另一方面,有了噪聲振動源特性數據并了解其對輻射噪聲的貢獻后,就可以確定各機械設備噪聲振動大小的順序,便于優(yōu)先選擇急需進行噪聲振動控制的設備實施控制措施�？傊�,對艦艇機械設備噪聲振動源特性進行研究,是艦船聲學設計工程實踐的迫切需要,對艦船噪聲振動控制將起到積極的促進作用。 本文首先闡述了機械設備激勵特性的描述體系,對多個路徑的多種描述參數進行了比較分析,并闡述了它們之間的關系。爾后,針對目前國內缺乏設備激振力、輸出能量流的測量規(guī)范問題,以及工程上存在不同安裝環(huán)境下源特性的轉換、現場基座導納測試困難等難題,研究了相應的測試或計算方法。 在設備輸出到基座的功率流測試方面,針對彈性和剛性安裝的設備分別進行了功率流實驗測試研究,將互譜法、自譜法測得的功率流與直接測量得到的功率流進行了比較分析。實驗驗證了功率流測試計算方法的準確性并具有工程應用可行性,指出工程應用中互譜計算方法優(yōu)于自譜方法;指出可利用隔振器阻抗特性計算功率流衰減值作為工程上評價隔振效果的參數,也可用輸入基座的功率流作為設備振動限值參數。 在激勵力測量與估算方面,首先對力傳感器直接測試方法進行了評述,推導了螺栓傳遞力修正量α的計算方法,指出直接測量方法在實際應用時存在的諸多問題,建議僅在實驗室采用直接方法測試設備激振力。為了尋找工程上可行的激振力測試方法,文中研究了基于隔振器阻抗特性、基于基座導納特性兩種設備激振力間接估算方法和實施規(guī)則,編寫了可用于工程實踐的測量程序,并做了多次實驗以檢驗、改進測量估算方法。實驗證明,激振力間接估算方法的準確度滿足工程要求并具有可行性,可在工程中代替直接測力法應用。實驗還證明了間接算法的病態(tài)問題總是在基座模態(tài)頻率處更為突出,導致估算誤差在模態(tài)頻率處顯著增大,而奇異值分解技術對改善病態(tài)程度的頗為有效。文中提出了利用條件數的倒數作為選擇響應測點的先驗判據并證明了其可行性。該先驗判據規(guī)范了測點的選取和組合,減小了測點布置的隨意性導致的誤差。先驗判據的應用還改善了間接算法無法預先控制病態(tài)誤差的問題,避免了重復測量、降低了工作量,為間接估算方法在工程中的廣泛應用提供了可能性。文中提出了應用歸一化殘差作為估算誤差的后驗判據,實驗證明了該后驗判據具有工程實用性,可通過響應殘差的控制來有效保障估算結果的準確度。文中還指出提高測試信噪比是減小間接法估算誤差的首要措施。 為解決工程上設備已經安裝在基座上時難以進行基座導納測試的難題,文中研究了設備安裝對基座導納測試的影響,理論推導了設備與基座單點接觸和多點接觸、剛性和彈性安裝方式下,基座點導納與傳遞導納測試受設備靜載荷影響引起的誤差,解決了工程上的實際困難。認為工程上設備剛性安裝時,只要設備安裝機腳的導納遠大于基座導納,則可在不卸下設備的狀態(tài)下測量基座導納來近似真實的基座導納。設備彈性安裝時對基座導納測量的影響在工程應用中總可以忽略不計。實驗結果驗證了理論分析的正確性。 在不同安裝環(huán)境下激勵特性的轉換關系方面,以設備機腳自由振速為橋梁,針對剛性、彈性安裝方式,推導了簡單實用的力和速度轉換關系,對單點單激勵和多點多自由度激勵獲得了不同的計算公式。對多點彈性安裝方式的理論推導過程中,對多個隔振器采用集總參數進行了簡化。文中還簡述了俄羅斯資料在此問題上的不同處理方法。 文中最后闡述了自由振速(Free Velocity)的測量方法,重點描述了自由振速測量與通常的加速度、速度測量的差異,表現在測試條件、有效頻率范圍、設備安裝要求、隔振器選型以及測點布置等方面,都相對有更高的要求。文中建議利用自由振速作為艦船設備振動特性出廠檢測的考核參數。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2006
【中圖分類】：TB533.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 設備振動激勵特性研究進展
    1.3 本文研究工作的主要內容
2 機械設備激勵特性的描述方法
3 功率流測量方法
    3.1 測量原理
    3.2 彈性安裝的設備輸入其支撐結構的功率流
    3.3 設備彈性安裝功率流試驗
    3.4 設備剛性安裝功率流試驗
    3.5 本章小結
4 激勵力直接測量方法
    4.1 測量原理
    4.2 修正量α的確定
    4.3 實際測量中的注意事項
    4.4 本章小結
5 激勵力間接估算方法
    5.1 基于隔振器特性和設備響應的估算方法
    5.2 基于基座特性及基座響應的估算方法
    5.3 本章總結
6 設備安裝對基座導納測量的影響
    6.1 單點連接狀態(tài)
    6.2 多點安裝狀態(tài)
    6.3 本章小結
7 不同安裝環(huán)境下機械設備激勵特性的轉換關系
    7.1 單點單激勵分量狀態(tài)
    7.2 多點多激勵狀態(tài)
    7.3 利用有效導納概念進行激勵力估算的方法
    7.4 引俄資料中設備激勵特性轉換關系的計算方法
    7.5 本章小結
8 機械設備自由振速測量方法
    8.1 下限頻率f1 的確定方法
    8.2 上限頻率f2 的確定方法
    8.3 設備與周圍結構的連接要求
    8.4 試驗環(huán)境和背景噪聲
    8.5 隔振器和基礎
    8.6 加速度傳感器布點位置和方向
    8.7 設備測量工況
    8.8 電信號加、減儀器
    8.9 測量過程
    8.10 速度級的計算
    8.11 本章小結
9 全文總結
    9.1 本文取得的成果
    9.2 有待進一步研究的問題
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文目錄
附錄2 攻讀博士學位期間完成的工作項目

【引證文獻】

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本文編號：2848257