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原文传递基于超单元法的邮轮结构振动特性研究

论文题名：	基于超单元法的邮轮结构振动特性研究
关键词：	邮轮;船舶振动;超单元法;动力特性;大跨度结构;响应分析
摘要：	伴随全球近海及远洋旅游市场的发展，邮轮已经成为人们跨洋旅行的主要交通工具之一。邮轮具有不同于传统船舶的高大丰满的上层建筑，同时为满足邮轮作为特殊的游览客船既要承担运输游客的交通职责，又要为游客提供丰富的娱乐场所及舒适的居住空间，因此对于船舶振动水平的控制较传统船舶要求更高。　　本文以某邮轮结构为研究对象，应用超单元方法开展邮轮结构的振动特性研究。采用数值仿真方法，研究不同的超单元建立方法对邮轮总振动计算的影响，提出适用于邮轮全船振动计算的超单元设置原则。进一步采用超单元方法得到邮轮典型局部结构的准确模态解，探究计算模型范围及截取模态数量对局部结构振动特性分析的影响，综合考虑计算精度及计算时间得到邮轮典型局部结构振动特性研究的超单元设置方法。最终依据所得到的邮轮超单元建立原则计算某邮轮满载到港下的湿模态，并考虑主机、螺旋桨激励对邮轮乘客活动区域典型节点的振动响应值进行校核。具体工作内容如下：　　（1）邮轮简化结构超单元模型计算精度验证。依据邮轮船型特点设计邮轮简化结构有限元模型，在此基础上设置多种简化结构超单元模型建立方案。通过对简化结构有限元模型及超单元模型进行模态计算及在集中力激励下的振动响应计算，对比两种模型的计算结果及计算时间，验证超单元方法应用于邮轮结构振动计算的准确性；　　（2）邮轮全船振动计算的超单元划分方法研究。基于MSC.Patran有限元软件建立某中型邮轮三维模型，为解决目标邮轮有限元模型难以得到总振动模态的问题，研究不同的超单元建立方法对邮轮结构的适用性，并探讨截取模态、超单元数量等超单元设置因素对计算结果的影响，最终提出适用于邮轮结构全船振动计算的超单元划分原则，对邮轮乃至于此类大型复杂工程结构物的振动特性分析具有参考意义；　　（3）基于超单元法的邮轮典型大跨度结构振动分析。由于邮轮结构复杂，对大跨度结构直接施加边界约束的计算方法难以模拟结构真实约束情况，采用超单元方法对选取邮轮典型大跨度舱室结构展开分析，以目标大跨度舱室为残余结构、其余船体结构为超单元结构，讨论所选取整体模型范围、截取模态数量的影响。结果表明，以邮轮全船模型为计算模型，截取模态取30阶，应用超单元方法能够得到大跨度舱室结构准确模态解，同时提高了计算效率；　　（4）邮轮活动区域振动响应计算。建立采用虚拟质量法模拟附加水质量的目标邮轮超单元模型并得到目标邮轮湿模态，进一步计算邮轮活动区域在考虑主机激励及螺旋桨激励下的振动响应计算，依据邮轮规范对所选取乘客活动区域节点进行校核，结果表明衡准节点满足规范要求，目标邮轮振动情况良好。
作者：	李世桢
专业：	船舶与海洋工程
导师：	甘进
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022