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船舶艉部结构复杂多模态振动及优化研究
| 论文题名： | 船舶艉部结构复杂多模态振动及优化研究 |
| 关键词： | 船舶艉部结构;多模态振动;推进轴系 |
| 摘要： | 螺旋桨及推进轴系是船舶推进装置的重要组成部分，螺旋桨激振力引起的振动响应相互叠加，容易形成艉部结构的扭转、纵向、横向乃至多模态耦合振动。由于艉部结构的多模态耦合振动形成机理不明确，对近水面船舶结构安全性构成潜在威胁。为此本文基于工程实际，开展船舶艉部结构多模态振动特性研究，旨在明确船舶艉部结构振动规律，通过结合优化算法降低船舶艉部结构振动水平，为现实问题的解决提供新的方法。 首先，本文开展船舶艉部结构复杂多模态耦合振动研究，本文首先基于船舶艉部结构模型，船舶艉部耦合结构进行模态分析，开展模态特性分析，找出船舶艉部结构线谱振动的潜在原因，为开展船舶艉部结构复杂多模态耦合研究提供依据，开展对艉部结构耦合振动特性影响分析，确定局部结构对船舶艉部结构复杂多模态耦合振动产生的影响。 其次，进行螺旋桨激励下艉部结构振动响应分析，利用有限元(FEM)/边界元法(BEM)法，基于声固耦合基础理论及有限元基本理论，对船舶艉部结构耦合振动仿真模型进行在螺旋桨激励载荷下的振动响应仿真计算，参照ISO6954-2000振动评价标准对振动响应进行评价，确定船舶艉部结构是否存在振动响应超标区域，并通过有限元法研究了板厚、型材尺寸等结构参数对艉部结构振动响应的影响。 再次，开展艉部结构耦合振动优化设计研究，借助Isight优化平台实现结构优化设计。首先详细阐述了基于Isight平台的全局优化方法的实现过程。通过对简单板架结构进行基于Isight平台的全局优化算法的结构参数优化设计进行优化方法效果验证，建立船舶艉部结构的简化模型，参考前文中的振动超标区域对艉部结构振动优化问题进行多变量结构参数优化设计，并提出了基于全局优化的艉部结构振动优化方案。 最后，本文开展船舶艉部结构振动试验，通过将仿真结果与试验结果比对，从而验证了仿真计算方法的有效性。首先，进行了船舶艉部结构简化模型的振动响应对比试验。试验分为使用力锤和激振器激励空气中的结构振动传递函数测试两部分。进行激振器激励振动试验时，激振器激励用来模拟实际螺旋桨激励，通过加速度传感器来测量两个试验模型的典型考核区域相同测点处的振动传递函数曲线，通过对比优化前后试验模型的振动传递函数从而对前文基于全局优化的艉部结构振动优化方案的优化效果进行验证，同时通过将仿真结果与试验结果比对，从而验证仿真计算方法的有效性。 |
| 作者： | 谷瑞钊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈海龙;任毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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