船舶桅杆结构振动特性计算预报分析

摘要

桅杆振动响应过大,将影响桅杆上的设备、仪器正常使用或导致受损,也可能使桅杆本身结构发生疲劳破坏,也会导致桅杆根部与船体连接处高应力区产生疲劳破坏.因此,进行桅杆结构振动特性预报和分析,对桅杆的结构设计是十分重要的.该文的主要工作,是采用经验公式法、能量法和有限单元法分别对桁架桅的振动特性进行研究.用有限元法和能量法的分析中,作者分别将桅杆根部简化为简支、刚性固定和弹性固定三种不同的边界条件进行计算,以探讨其边界条件对桅杆固有频率的影响.根据实船桅杆激振试验结果对上述三种研究方法得到的结果作出了比较.结合某船的激励频率及桅杆装载设备的频率特性要求,对桅杆结构设计进行了评价,如果桅杆固有频率不满足频率储备要求,也提出了桅杆设计中行之有效的减振措施.在该文结论中,作者又简要分析了三种计算方法的误差原因以及适用范围.最后还提出了桅杆结构振动预报今后需要进一步研究的几个问题.

目录

文摘

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第0章 绪论

§0.1国内外桅杆结构和安装要求简介

0.1.1CCS钢质海船入级与建造规范

0.1.2长江水系钢船建造规范

0.1.3劳氏船级社规范

0.1.4国家军用标准舰船通用规范(GJB4000-2000)

§0.2船舶桅杆结构振动模态计算的意义

§0.3目前几种常用的振动计算预报方法

§0.4本文主要工作

第一章振动基础及激励介绍

§1.1振动基础

1.1.1单自由度系统振动：

1.1.2单自由度系统简谐激励下的振动响应

§1.2船舶振动与激励的关系

§1.3激励分类及简介

1.3.1激励分类：

1.3.2主要激励简介：

第二章桅杆固有振动特性计算方法介绍

§2.1经验公式法

2.1.1经验公式原理

2.1.2计算模型

2.1.3边界条件的处理：

2.1.4质量的处理：

2.1.5剖面惯性矩的处理：

§2.2能量法

2.2.1能量法原理

2.2.2计算模型

2.2.3边界条件处理：

2.2.4质量的处理：

2.2.5剖面惯性矩的处理：

§2.3有限单元法

2.3.1有限单元法基本原理

2.3.2结构动力学的有限单元法理论

2.3.3计算模型

2.3.4边界条件的处理

2.3.5质量的处理

2.3.6剖面惯性矩的处理：

第三章典型桅杆算例计算结果及比较

§3.1算例桅杆结构及载荷介绍

§3.2经验公式纵向一阶固有频率计算结果

§3.3能量法纵向一阶固有频率计算结果

3.3.1基础数据计算

3.3.2第一谐调的近似计算

3.3.3频率换算

§3.4有限单元法进行固有频率计算

3.4.1杆单元计算程序及简要说明

3.4.2梁单元计算程序简要说明

3.4.3梁单元简支和刚性固定边界条件计算模型、关键点及结果

3.4.4杆单元简支和刚性固定边界条件计算模型、关键点及结果

3.4.5计算结果处理

§3.5各种计算结果及实际测试结果比较

第四章共振判别及减振措施

§4.1桅杆振动固有频率及振动响应判别

4.1.1频率储备

4.1.2船体振动评价基准

4.1.3评价

§4.2减振措施

4.2.1改变结构固有频率

4.2.2改变激励频率

4.2.3增加稳索

4.2.4选择合适的布置位置

第五章结论和展望

§5.1结论

5.1.1三种计算预报方法的比较

5.1.2计算误差分析

§5.2展望

参考文献

致谢