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复合材料平台型基座振动传递分析及优化
| 论文题名： | 复合材料平台型基座振动传递分析及优化 |
| 关键词： | 船舶构件;平台型基座;振动传递;复合材料;减振效果 |
| 摘要： | 船舶上存在大量的动力机械和设备，这些设备在运行时必然会产生振动并通过基座传递到船体，进而影响船舶的舒适度和船上设备的使用，对于军用舰船而言，过大的振动会增加舰船被敌方发现的概率，导致战斗能力下降。因此，从提高船舶的舒适性和战斗力的角度，提高基座结构的减振效果成为了船舶减振降噪设计中的一项重要要求。此外，船舶上众多基座的质量通常较大，会降低船舶的有效载重量。复合材料因其具有高比刚度、比密度和阻尼损耗大的特点，广泛应用于各工程领域，并且被逐步应用于船舶构件的建造中。复合材料基座由于其质量较轻，并能有效提高基座的减振效果，因此复合材料基座的相关研究具有较大的工程意义和应用价值。 本文以某平台型基座为研究对象，首先分析了钢制平台型基座的模态振型和振动响应。结果表明，平台型基座结构在低阶的固有频率主要由平台底板决定，基座对振型的影响很小，随着频率的升高，基座对结构振型的影响开始显现。此外，增大基座的刚度、质量和模态阻尼系数有利于提高基座的减振效果。 其次，在验证了复合材料结构振动的计算方法准确性基础上，将基座结构由钢材替换成复合材料，证明了复合材料平台型基座优良的减振效果，并分析了复合材料板厚对于基座振动传递的影响，结果表明，基座面板厚度对于振动传递影响最大，其次是肘板和腹板。并以此为基础，提出了一种复合材料基座的初步优化方案，该方案的复合材料基座不仅降低了基座的质量，并且效提高了基座的减振效果。 最后，文本采用ISIGHT优化平台集成ANSYS软件，以通过基座传递到底板的加速度总振级为目标函数，以基座质量和应力为约束条件，选择最佳的材料，对复合材料基座进行尺寸优化设计，得到复合材料平台型基座最终优化方案，在初步优化方案的基础上，将总振级进一步降低了1dB左右；相比于最初的钢制基座方案，复合材料基座最终优化方案的质量下降了45%，而减振效果提高了4dB，达到了预期设计目标。 本文的研究成果证明了复合材料平台型基座的可行性，且通过合理的优化设计方法，可以最大程度提高复合材料平台型基座的减振效果，同时满足船舶轻量化和减振降噪两种设计要求，为实际工程中船舶复合材料平台型基座的设计提供了一定的参考意义。 |
| 作者： | 熊庆辉 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈美霞;魏建辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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