船体结构强迫振动虚拟测试技术研究

摘要

船体振动会对设备仪表造成不利的影响,也会对乘客的舒适性产生不良影响,这些使得船体的振动成为人们越来越关切的问题之一。传统的船体振动测试技术需要花费大量的时间、费用和精力,精度也受到影响。近年来,虚拟测试技术的出现打破了传统试验的局限性,为分析结构复杂、测试难度大、测试费用高的设备和系统提供了有效的途径。本文对船体结构强迫振动虚拟测试技术进行了研究,主要内容如下:
　　 1.介绍了引起船体产生稳态强迫振动的主要激励源和影响因素,并明确了各种激励的算法,即虚拟测试中的外部载荷;
　　 2.提出运用有限元动力分析的方法来计算船体强迫振动的途径,并用实例进行了瞬态响应分析,验证了此方法运用于虚拟测试技术的可行性;
　　 3.阐述了虚拟试验技术的内涵和关键技术,根据实船振动试验方法,论述了船体结构强迫振动虚拟测试技术的基本思想与实现方案;
　　 4.根据技术方案的要求,制定了虚拟测试系统总体框架,明确了实现船体结构强迫振动虚拟测试所需的关键技术,利用VC++和OpenGL等工具开发了船体结构强迫振动虚拟测试系统;
　　 5.建立振动虚拟测试模型,选取满载离港的典型工况,对17000吨多用途货船进行了强迫振动虚拟测试,可以显示出在外界激励作用下船体测点的位移、速度、加速度响应的时历曲线。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 论文的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 船体强迫振动与有限元动力学分析

2.1 概述

2.2 船体强迫振动

2.2.1 附连水对船体振动的影响

2.2.2 螺旋桨激励

2.2.3 主机激励

2.2.4 波浪激励

2.3 有限元动力分析方法

2.3.1 瞬态响应分析

2.3.2 频率响应分析

2.3.3 有限元动力学分析实例

2.4 本章小结

第3章 船体强迫振动虚拟测试技术

3.1 概述

3.2 虚拟测试技术的概念

3.3 虚拟测试技术方案研究

3.4 振动虚拟测试技术平台选择及设计

3.4.1 振动虚拟测试平台的选择

3.4.2 虚拟测试平台的响应分析功能

3.4.3 船体振动虚拟测试模型的建立

3.5 本章小结

第4章 船体结构振动虚拟测试系统

4.1 虚拟测试系统总体框架设计

4.2 振动虚拟测试系统设计思想

4.3 振动虚拟测试系统的使用以及功能介绍

4.3.1 概述

4.3.2 测点布置模块

4.3.3 内载定义模块

4.3.4 外载定义模块

4.3.5 数据处理模块

4.3.6 振动衡准及报告模块

4.4 本章小结

第5章 船体强迫振动虚拟测试实例

5.1 样船主要参数及激励源

5.2 装载工况选取

5.3 外界激励的确定

5.3.1 螺旋桨激振力与测点布置

5.3.2 主机激振力和力矩

5.4 虚拟测试结果

5.4.1 螺旋桨激振力强迫振动结果

5.4.2 主机不平衡力矩强迫振动结果

5.5 结果分析

5.5.1 结果误差分析

5.5.2 振动评估报告

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A 垂向振动附连水质量计算表

附录B 水平振动附连水质量计算表