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船体空间板架结构中弹性波波形转换分析方法研究
| 论文题名： | 船体空间板架结构中弹性波波形转换分析方法研究 |
| 关键词： | 舰船;船体空间;板架结构;弹性波;波形转换 |
| 摘要： | 船体结构是由大量空间板架耦合而成的复杂空间结构，其中包括甲板、舱壁、舷侧外板和双层底板架等。船体设备产生的激励以弹性波的形式在船体空间板架结构中传播，引起船体结构的动力响应，最终转化为水下辐射噪声，影响舰船的正常工作与运行。本文以水面舰船减振降噪问题为背景，针对船体结构中典型空间板架结构，研究弹性波在船体空间板架结构中传递和转换特性。分析船舶结构中振动能量的传递机理，对舰船结构动力学特性评估与优化设计提出意见。本文的主要研究内容如下。 首先本文通过基于谱单元方法的波动分析方法，运用模态等效方法将船体空间板架结构等效为梁结构模型来讨论，并采用弹性波的波幅传递系数和能量密度来表征耦合点处的波形转换现象，以获得船体空间板架结构中弹性波的波形转换特性和规律。 然后针对某型舰船船舯的底部-舱壁-甲板空间板架结构和尾部机舱的底部-舷侧-甲板空间板架结构、舷侧-甲板-舷侧空间板架结构，将其分别等效为正交连接U型耦合梁、带角度U型耦合梁、带角度Y型耦合梁，开展弹性波传递特性研究。当船体结构一端受简谐轴向力与垂向力载荷激励下，分析等效模型中的弹性波能量密度，计算模型中弹性波能量传递系数，进而得到入射纵波和弯曲波在船体空间板架结构中的波形转换特性以及在耦合点处的波形转换规律。 以耦合板架结构中有限长板架结构为研究对象，分析当改变船体板架结构物理参数如阻尼系数、板架结构间耦合角度、以及板架结构的长度、厚度、密度时对弹性波传递特性的变化，得到舱壁、舷侧、甲板板架物理参数对弹性波传递的影响。 最后开展舱段模型波形转换验证试验，针对实际舰船机舱舱段结构，建立舰船典型舱段缩比模型。计算舱段各板架固有频率，使用传感器测量舰船典型舱段缩比模型的各测点处的振动加速度，计算各板架结构的弯曲波能量密度，得到各板架之间弯曲波能量传递系数，验证了基于谱单元法求解船体空间板架结构中弹性波波形转换特性分析方法的准确性。 |
| 作者： | 陈博鑫 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 姚熊亮;武凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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