船舶结构的中频振动方法研究与分析

摘要

对复杂结构系统的振动响应分析，一般根据所考虑的频率范围将分析频段分为低频段、中频段和高频段，并针对不同频段采取不同的分析方法。低频段，采用有限元法进行建模计算，而高频段采用统计能量法进行分析计算。整体结构中既有需要低频建模计算的确定性结构，又有需要高频建模计算的不确定性结构，这就是所谓的中频振动问题。
　　根据杂交有限元/统计能量法的理论推导，解决中频振动分析的三个步骤：
　　（1）划分FE子结构和SEA子结构；
　　（2）考虑SEA子结构对FE子结构等效阻抗的情况，对FE子结构进行求解；
　　（3）根据FE子结构的计算结果，对SEA子结构进行求解。
　　对中频振动分析问题进行了阐述，对中频问题的杂交方法建模和求解进行了讨论，并以加框板为例研究了不同边界条件对等效阻抗的影响，计算结果表明边界条件对等效阻抗的影响不大。文中还比较了加密有限元网格、稀疏有限元网格和基于等效阻抗使用有限元/统计能量分析杂交方法得到的计算结果，得出结论：加密有限元的结果最精准，可以近似认为是精确解，耗费的计算资源成本巨大；稀疏有限元网格模型建模简单，但是其结果与精确解严重偏离，表明稀疏有限元网格直接计算不能有效解决中频振动问题；基于等效阻抗的杂交有限元/统计能量法其计算模型与直接稀疏有限元网格计算方法相同，耗费的成本资源较低，同时其计算结果基本与加密有限元网格的结果吻合。因此，基于等效阻抗的杂交有限元/统计能量法是解决中频振动问题有效的方法。
　　以加框板为例对中频振动分析中等效阻抗的灵敏度和等效阻抗的不确定性所引起的响应变异性进行了理论分析和数值计算。计算结果表明：板的振动模态和静定模态对等效阻抗的影响较大，等效阻抗的不确定性对板均方速度的影响较小。

目录

1 绪论

1.1 论文选题依据

1.2 国内外研究概况

1.3 本文的主要研究内容

2 中频振动的基本理论

2.1 复杂结构中频振动的基本概念

2.2 中频振动的主要特性

2.3 有限元法基本原理

2.4 边界元法基本原理

2.5 统计能量法基本原理

2.6 能量有限元法基本原理

2.7 能量边界元法基本原理

2.8 考虑结构阻尼的子结构方法的推导

2.9 本章小结

3 杂交有限元/统计能量法理论

3.2 理论基本假定

3.3 理论推导过程

3.4 MSC PATRAN/NASTRAN软件的简介

3.5 VA-ONE软件的简介

3.6 本章小结

4 中频振动杂交分析方法中边界条件对等效阻抗的影响研究

4.1 刚性构件与柔性构件的概念

4.2 柔性构件对刚性构件的等效阻抗的计算

4.3 对刚性构件和柔性构件分别求解

4.4 实例计算

4.5 本章小结

5 加框板结构等效阻抗的中频振动的灵敏度和响应变异性分析

5.1 加框板结构等效阻抗的灵敏度和变异性计算公式推导

5.2 数值计算

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结和结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢