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原文传递舰船艉部振动控制方法研究

论文题名：	舰船艉部振动控制方法研究
关键词：	舰船艉部;振动控制;动力吸振器;磁流变立柱
摘要：	随着舰船的现代化设计不断向着轻量化、大型化以及快速化方向发展，船体产生的振动问题也是越来越严重。尤其对于船体艉部部分，由于船舶的螺旋桨和动力设备通常会布置在船艉，导致船体艉部的振动激励过大从而引起较为严重的振动问题。因此对于船体艉部的振动特性和振动治理方法研究已经成为船舶工程研究中的热点和重点。面对日益严峻的振动问题通过被动式的振动治理方法已渐渐不能满足船舶工程的要求。基于以上的船体振动背景，本文对某舰船的艉部振动特性展开研究，并对其进行相关的振动治理方法研究，也为今后的船艉振动治理方法研究提供一定的参考。　　本文通过理论分析和数值计算的研究方法对某舰船的艉部振动特性进行相关研究，并在该基础上展开针对艉部振动的治理方法研究。首先本文建立了艉部的变截面组合梁系统，并通过迁移矩阵方法从理论的方法推导了艉部的整体振动解析解。然后通过有限元软件建立艉部的梁模型、艉部三维模型以及船体混合模型三种有限元模型，计算该船体艉部舱段的振动模态并对比不同模型的计算结果差异。对于船体附连水质量施加问题，本文采用声固耦合法来实现船体附连水质量的仿真施加，并将其计算的艉部舱段振动模态与经典的刘易斯附连水质量理论计算施加所计算的艉部舱段振动模态进行对比。通过在艉部舱段有限元模型上施加计算计算得到的螺旋桨激振励，计算分析在螺旋桨激励下该船艉部的振动响应，并利用船舶相关的振动标准评价艉部的振动响应情况。　　本文在研究分析该船的艉部振动特性的基础上，结合其他工程业界的振动治理方法，提出了两种关于的艉部振动治理方法，分别是通过动力吸振器来治理艉部的整体模态振动问题和通过磁流变立柱治理艉部的局部甲板振动响应问题。　　动力吸振器在建筑工程中应用较多，其工作机理是主要是依靠附着于主系统的从系统的质量的动力作用，将主体系统的振动转移到从系统质量块上从而实现减小主系统振动的目的。本文较为详细的介绍了动力吸振器的基本原理，并设计了针对艉部模态前两阶模态治理的船用动力吸振系统，该系统包括基座结构、弹簧阻尼器以及吸振质量块，并以相关设计规范为基础，以工程实际应用角度设计了整个系统包括各个参数以及构件之间的连接形式。　　磁流变立柱是本文提出的一种用于治理舰船艉部甲板振动过大问题的船用治振新方法，该治振系统以磁流变减振器为其核心元件，通过将其与船体立柱进行合理的结构设计结合，形成一种可以船体甲板振动变化作出相应措施的减振系统。本文较为详细的介绍了核心构件磁流变减振器的理论基础和工作机理，并研究了其工作性能与外部电流的关系，并以船体设计相关规范为依据，设计出了针对艉部某个舱段的磁流变减振立柱结构，主要设计内容包括立柱结构、弹簧结构、磁流变阻尼器以及连接形式设计。本文利用有限元仿真计算了所设计的动力吸振器和磁流变减振立柱对艉部振动和艉部甲板振动的治理效果，通过仿真计算验证了两种振动治理方法对的有效性。
作者：	董涵
专业：	力学
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：	2019