船舶尾部结构振动特性数值仿真和试验研究

摘要

船舶振动特性的好坏将大大影响其可用性、适居性。振动特性作为船体结构性能中的一个重要指标，越来越受到船东和造船部门的重视。船体尾部是船上动力机械以及推进装置的主要布置区，成为船体有害振动的主要发生区域，故而其振动特性历来是被关注的重点。基于上述因素，本文将以某一船舶尾部结构为研究对象，对其振动特性进行了研究，旨在为船体尾部结构的振动特性计算与分析提供更多的参考。本文主要研究工作如下：
　　（1）建立了研究对象的全船一维等值梁、不同尾部三维部分长度的全船混合以及不同长度单独尾部三种有限元模型，以全船模型分析了整船的总振动特性，相互验证有限元模型建模方法的正确性。在此基础上，分析了三种不同模型中，以船舶尾部结构振动为主的模态，探讨了分析尾部整体振动特性时，单独尾部模型长度的选取原则；并结合模态有效质量分析了尾部结构的振动特点。
　　（2）以局部板架结构为研究对象，探讨了整体模型和局部计算模型分析局部板架固有振动特性的差异；以尾部某一船体板为研究对象，分析了船体振动计算中有限元网格大小的划分原则，并用数值方法进行了验证；分别以尾部某一船体板和液舱结构为例，比较了采用声固耦合法及虚拟质量法分析此类与液体接触的船体结构振动特性时，两种方法计算结果的差异；同时，分析了该板在单双面触水时，吃水深度对其振动特性的影响。最后，探讨了船体构件中预应力的存在对结构振动特性、激励力相位对结构响应特性的影响。
　　（3）分析了船体振动试验模型设计的相似性准则，并采用数值计算的方法对其进行了验证，以期指导船体振动试验模型的设计；同时采用振动试验测试的方法对船体尾部一加筋板结构的振动特性进行了研究，并与数值处理方法计算结果进行比较，进而对数值处理方法进行了验证。

目录

声明

答辩决议书

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2船体振动特性分析的研究现状

1.3本文研究内容

第二章流固耦合振动分析基本理论

2.1流固耦合简介

2.2声固耦合法

2.3虚拟质量法

2.4两种方法对比

2.5本章小结

第三章尾部振动模态特性分析

3.1研究对象概述

3.2有限元分析模型的建立

3.3固有振动特性计算结果及分析

3.4模态有效质量分析

3.5本章小结

第四章局部结构振动计算分析

4.1局部甲板板架振动特性计算

4.2有限元网格大小划分

4.3外域流固耦合振动数值方法探讨

4.4内域流固耦合振动数值方法探讨

4.5尾部船体板的振动特性分析

4.6本章小结

第五章模型振动试验研究

5.1模型振动试验的相似性

5.2相似性数值验证

5.3加筋板振动试验

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文