基于动态刚度阵法的船舶结构振动特性分析

摘要

本文利用动态刚度阵法对船体总振动以及局部加筋板的固有频率进行计算，为设计人员按振动要求来设计船舶结构提供一个简便有效的计算工具。主要工作包括以下几个方面内容：对动态刚度阵法的基本概念及发展情况进行了简要介绍；结合符号运算工具对结构分析中常用单元的动态刚度阵形式进行推导，给出各自刚度阵的具体形式；讨论了求解动态刚度阵法的计算方法，给出了不同单元形式对应的Wittrick-Williams算法关键计算步骤；编制相应的计算程序，通过相应的数值算例对本文程序进行验证，计算结果分别与传统有限元方法及理论解进行比较；利用本文基于Timoshenko梁理论的动态刚度阵法计算程序对船体总振动进行预报，其计算结果分别与传统一维梁模型及全船三维有限元模型进行比较；利用本文基于Kirchhoff薄板理论的动态刚度阵法计算程序对四边简支单向加筋矩形板的固有频率进行计算，用其计算结果来修正相应的经验公式。

目录

文摘

英文文摘

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0绪论

0.1选题的科学依据及意义

0.2国内外研究概况

0.2.1梁单元的动态刚度阵法研究概况

0.2.2板壳单元的动态刚度阵法研究概况

0.2.3动态刚度阵法求解方法研究概况

0.2.4其它相关工作

0.2.5船舶结构振动特性分析的研究概况

0.3本文主要的工作

参考文献

1动态刚度阵法基本理论

1.1动态刚度阵法的基本概念

1.2动态刚度阵法的一般过程

1.3动态刚度阵的单元形式

1.3.1杆单元动态刚度阵

1.3.2梁单元动态刚度阵

1.3.3板动态刚度阵

1.4 小结

参考文献

2动态刚度阵法的求解方法

2.1 Wittrick-Williams方法

2.2杆单元Wittrick-Williams算法

2.3梁单元Wittrick-Williams算法

2.3.1 Euler梁理论的Wittrick-Williams算法

2.3.2 Timoshenko梁理论的Wittrick-Williams算法

2.4板单元Wittrick-Williams算法

2.4.1板横向振动的Wittrick-Williams算法

2.4.2板平面内振动的Wittrick-Williams算法

2.5小结

参考文献

3数值算例验证

3.1梁单元算例

3.1.1简支梁算例

3.1.2平面桁架算例

3.2板单元算例

3.2.1四边简支矩形板

3.2.2单向加筋四边简支矩形板

3.3小结

参考文献

4船体总振动计算

4.1影响船体总振动固有频率的参数及其确定

4.1.1船体总振动的质量

4.1.2船体梁的刚度

4.2船舶总体自由振动的振动方程

4.3船舶总体自由振动算例

4.4小结

参考文献

5加筋板振动特性研究

5.1不同计算方法及经验公式

5.2数值计算结果比较

5.3公式修正

5.4实船结构验证

5.5小结

参考文献

总结与展望

攻读硕士学位期间发表学术论文情况和参与的科研项目

致 谢