基于ANSYS和导纳理论的浮筏隔振系统减振特性研究

摘要

潜艇和鱼雷等水下航行器对隐蔽性要求极高，可被敌舰捕捉的轻微噪声直接影响隐身性能，给潜艇带来灭顶之灾，潜艇的机舱由于各种振动机组的存在，是潜艇很大的一个振动噪声源，浮筏隔振技术是一种有效的减振降噪技术，能有效抑制从机器至船体的振动传递，国内外对该领域的研究较多，分析浮筏隔振的主要方法是导纳功率流法和有限元方法，导纳功率流方法通过计算输入各层子系统的功率流，综合考虑振动力和速度的关系，但由于理论分析的复杂，只能进行高度简化的浮筏隔振系统隔振效果的计算;有限元方法对整个模型的分析较为准确，但是输出的评价指标较为单一，并且现有的ANSYS浮筏振动分析较为笼统，没有对浮筏隔振系统在不同方向激励下产生的不同方向的振动响应进行细致的分析和评价。
　　 本文将整个浮筏隔振系统简化为机组、上层隔振器、弹性筏架、下层隔振器以及弹性基础等五个子系统，采用子结构导纳综合法建立了整机机构的动力学模型，并用MATLAB进行了数值计算与仿真，得出浮筏隔振系统的功率流传递性能，验证了功率流分析的有效性，同时利用有限元分析软件ANSYS对潜艇浮筏隔振系统的筏架进行了有限元建模和模态分析，并由筏架拓展开来，对整个浮筏隔振系统，带简化为圆柱的艇体的浮筏隔振系统进行模态分析，在分析的过程中保持固有频率和振型与前一阶段分析的对比。对系统进行了谐响应分析，得出浮筏隔振系统各层一系列关键节点的幅频动态响应曲线，同时根据幅频动态响应曲线评估了浮筏隔振系统的隔振效果。施加不同方向激励力，分析结构各个方向的振动响应，首次提出了浮筏隔振系统按方向隔振的观点，及需要重点注意的方向。之后用谐响应分析不同隔振器阻尼和刚度情况下浮筏隔振系统的隔振效果，通过对比得出隔振器阻尼以及刚度与浮筏隔振系统隔振效果的定性关系。最后以功率流为衡量指标，结合ANSYS有限元工具计算了输入功率流和输出功率流，验证了基于ANSYS的功率流方法在浮筏隔振系统中的合理性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 隔振理论发展概况

1．2．1 单层与双层隔振理论

1．2．2 浮筏隔振理论

1．2．3 浮筏系统的建模

1．3 隔振系统的评价指标

第2章 基于导纳理论的功率流分析

2．1 引言

2．2 浮筏系统导纳模型

2．2．1 功率流的一般表达

2．2．2 系统模型的建立

2．2．3 导纳综合法系统综合

2．2．4 功率流特性分析

第3章 浮筏隔振系统振动模态有限元分析

3．1 引言

3．2 振动模态分析理论

3．3 有限元法简介

3．4 筏架有限元模态分析

3．5 不带基础的浮筏系统模态分析

3．5．1 隔振器的ANSYS表达

3．5．2 机组的有限元建模

3．5．3 系统模型及模态分析

3．6 带基础的浮筏隔振系统模态分析

3．6．1 潜艇浮筏隔振系统模型

3．6．2 带艇体基础的浮筏隔振系统模态分析

第4章 浮筏隔振系统谐响应分析

4．1 谐响应分析理论

4．2 选取谐响应分析节点

4．3 单向激振力谐响应分析

4．4 多向复杂激励的谐响应分析

4．4．1 上层隔振器分析

4．4．2 下层隔振器分析

4．5 隔振的总效果

4．6 结构参数对隔振效果的影响

4．6．1 隔振器阻尼不同对隔振效果的影响

4．6．2 隔振器刚度不同时的比较

第5章 基于功率流和ANSYS的振动效果评估

5．1 引言

5．2 以功率流为指标以ANSYS为工具的理论推导

5．3 基于ANSYS的功率流计算结果

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献