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原文传递水下爆炸载荷作用下舰船阻尼特性的试验研究

论文题名：	水下爆炸载荷作用下舰船阻尼特性的试验研究
关键词：	实船试验;模态识别;阻尼特性;水下爆炸载荷
摘要：	现阶段阻尼现象机理并不完全明确，实船试验是研究船体结构振动阻尼最有效的方法之一。水下爆炸实船试验是一项复杂的系统工程，合理的试验方案是顺利完成测试目标的基础，是准确测得结构响应的保障。阻尼的试验研究另一个关键问题是如何从实测结构响应时历信号中识别出结构阻尼比，现有的时域方法有很多种，如何去除识别结果中的虚假模态是该类方法的普遍问题和研究热点。在确定阻尼比大小时，工程中常采用一些阻尼模型（如瑞利阻尼模型）使得动力学方程能更加方便地解耦，往往忽略了阻尼的真实物理意义，对于该模型的适用性并未做进一步的分析。现有的一些船体总振动阻尼比经验公式都是基于船体航行状态下的试验数据统计得到的，忽略了影响阻尼的其他一些因素，如振幅，结构形式，边界条件等，这些经验公式是否适用于水下爆炸等强冲击载荷作用情况有待于考究。为此本文主要围绕如何测试得到不同船体结构振动响应、如何精确识别出结构阻尼比、得到不同船体结构阻尼比随模态频率的变化趋势、分析不同因素对阻尼比的影响，并给出适合于水下爆炸载荷作用下船体阻尼比的经验公式等方面研究，具体内容如下：　　第一运用经验模态分解降噪和稳定图对最小二乘复指数法进行优化。针对时域识别方法普遍存在甄别并剔除虚假模态和定阶问题，首先运用基于经验模态分解的信号降噪对信号进行剔除噪声模态，将去噪后的信号进行参数识别得到模态参数，运用稳定图剔除少量的噪声模态以及由于系统阶数过估引入的计算虚假模态，得到系统的物理模态参数。给出优化后最小二乘复指数法的模态参数识别一般过程，并进行了数值验证；　　第二对船体振动阻尼测试的试验方案进行了设计。主要分为两类：船体局部板架振动阻尼试验方案和船体鞭状运动阻尼试验方案，详细阐述了试验方案中的模型设计、测点布置与编号系统、试验仪器和试验主要过程；　　第三计算并分析了船体典型位置局部振动阻尼比。运用优化后的最小二乘复指数法计算得到自由边界条件船体典型板架、不同船型的船体板架模态阻尼比随模态频率的变化趋势，讨论了实际板架结构边界条件的等价形式，引入工程中常用的瑞利阻尼模型，计算得到不同结构的瑞利阻尼系数，在此模型基础上分别讨论了不同板架形式、不同冲击强度、不同边界条件以及不同船型船体结构等因素对阻尼比的影响；　　第四计算并分析了船体低阶总振动阻尼比，在对比水阻尼力做功和结构阻尼耗散能的基础上，讨论了冲击强度对舰船阻尼比的影响。对水下环向加强圆筒梁模型、水面两艘不同船型的低阶振动阻尼比进行识别，得到不同条件下的低阶总振动阻尼比，归纳现有的阻尼比经验估算公式的基础上，给出了适用于水下爆炸载荷作用下舰艇低阶总振动阻尼比的经验估算公式。
作者：	黄时春
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	姚熊亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文