含夹层流体的双板主、被动控制理论分析和试验研究

为了对含夹层流体的双板结构的振动进行控制,基于改进的傅里叶级数法对此双板结构进行理论建模,采取等效方法考虑涂敷阻尼层的影响,并运用有限元方法验证理论模型的正确性。同时介绍FxLMS算法并将其运用于双板的主动控制中,以前述理论方法为基础,得到各通道的传递函数,并基于MATLAB进行算法仿真,取得较好控制效果,可为算法的控制效果验证提供参考。对双板的振动进行控制试验,对比控制前后双板振动加速度级,发现敷设阻尼层较为明显减弱中高频振动,在135Hz频率点处主动控制单通道的控制效果良好,主、被动一体化控制前后下板的振动加速度总级(10~3000Hz)相比降低6.61dB,验证了控制措施的有效性。

敷设抗冲覆盖层的双层圆柱壳抗冲性能研究

[目的]旨在研究双壳体潜艇非接触水下爆炸下的抗冲性能,提出在壳体表面敷设抗冲覆盖层的防护方法,以内壳冲击响应为评价指标,研究不同敷设方式下的抗冲击效能。[方法]采用声−固耦合法,建立外流场−外壳体−舷间水−内壳体的非线性流−固耦合冲击动力学模型,对内外壳外表面均敷设覆盖层(工况2)、仅内壳外表面敷设覆盖层(工况3)和仅外壳外表面敷设覆盖层(工况4)情况下的壳体冲击响应及覆盖层抗冲击效能进行对比分析。[结果]结果表明,对于工况2,内壳体迎爆面不同测点处的加速度、速度和位移峰值平均降低量分别达94.1%,81.2%和23.3%,周向和纵向微应变峰值平均降低量达67.7%和88.3%;对于工况3,相应值分别为60.4%,45.4%和−2.1%,以及34.6%和68.0%;对于工况4,相应值分别达86.7%,75.1%和20.3%,以及68.6%和77.8%。[结论]针对双壳体潜艇,在壳体上敷设抗冲覆盖层可有效降低内壳冲击响应,尤其是加速度和速度响应。在外壳体外表面上敷设覆盖层时的抗冲击效果更好。

舰用隔振橡胶超弹性力学本构模型研究

针对舰用橡胶隔振器设计过程中橡胶材料超弹性力学参数匮乏的问题,本文结合弹性力学、超弹性体材料本构模型等相关理论,开展舰用隔振橡胶材料的三种拉伸试验;通过对九种常用本构模型综合拟合分析,选择Yeoh模型作为舰用隔振橡胶材料本构模型;对舰用隔振器进行静态仿真分析和静态试验,验证了所建本构模型的准确性。本文的研究成果可为舰用隔振橡胶材料超弹性力学特性分析、舰用隔振器设计计算等研究提供材料数据和方法思路,具有一定的工程指导意义。

基于轴系振动特性的轴承磨损容许量计算方法

为增加舰船维修间隔期、降低推进轴系维修成本,需要准确预测舰船推进轴系轴承允许磨损值。本文中建立一种考虑轴系轴承表面不均匀磨损情况下的轴系振动计算理论模型,通过该模型研究舰船轴系轴承长度、刚度和磨损量对舰船轴系固有频率的影响规律;基于以上振动计算理论模型建立一种轴承磨损允许量计算方法,并对实船开展轴系轴承的允许磨损值分析计算。结果表明:本文中建立的计算方法可以有效预测轴系轴承最大允许磨损量;轴系振动固有频率随轴承刚度系数的降低而降低,随轴承长度的减小而降低,随磨损量增加而降低;考虑螺旋桨附连水质量,舰船轴系固有频率会降低约8%~10%。

声激励下圆柱壳敷设多孔吸声材料声辐射特性及计算方法

[目的]旨在研究声激励下内壁上敷设有多孔纤维吸声材料的环肋单层圆柱壳振动声辐射特性和计算方法。[方法]在Johnson-Champoux-Allard(JCA)等效流体理论模型和多层介质传递矩阵的基础上,推导多层吸声结构吸声系数的理论公式,验证对比用于计算声激励下敷设多孔吸声材料的环肋单层圆柱壳振动声辐射的3种方法(即多孔介质声学实体建模、有限元模型结合理论公式和设置吸声系数阻抗边界)。最后,研究吸声材料厚度、空气背衬层、材料静态流阻和排布顺序对该单层圆柱壳结构吸声效果的影响。[结果]敷设多孔吸声材料可降低圆柱壳结构振动声辐射。基于敷设了多孔吸声材料圆柱壳的吸声系数曲线的分析结果,可以快速有效地预测圆柱壳振动声辐射结果趋势。[结论]通过合理设计吸声材料属性和排布顺序可以有效提高吸声结构吸声性能,从而达到减振降噪的目的。

含弹性连接和夹层流体的双层壳振动传递特性研究

为研究水中隔振器的振动传递机理,结合子结构导纳法、波传播法和四端参数法,建立了含弹性连接和夹层水的双层圆柱壳振动耦合理论模型。模型分为内、外壳两个子结构以及弹性连接构成的修正子结构,采用结构刚度和连接刚度构成的矩阵描述夹层流体的影响,推导内壳以内的水介质声压,对水中隔振器的振动传递特性开展了研究。结果表明:对存在夹层水介质的条件下,内壳以内的水介质流体负载效应同时作用于内外壳;内外壳夹层水对壳间的振动传递起到了“短路”作用,降低了隔振器的减振性能,且与夹层厚度无关;此外,与刚性支撑连接相比,水中隔振器仍具备一定的隔振效果。

应用DDAM进行船舶浮筏隔振装置抗冲击计算

研究舰船设备冲击设计分析方法,对美国海军动力学设计分析方法(DDAM)进行了详细介绍。分别按照美国海军NAVSEA 0908-LP-000-3010,Rev.1和GJB1060.1-91的要求对船舶浮筏隔振装置进行了冲击设计分析,计算表明修订后的DDAM计算结果更准确。计算分析方法可用于海军舰船设备的冲击设计分析,计算应按照美国海军NAVSEA 0908-LP-000-3010,Rev.1要求的模态选择标准进行。

限位器对隔振系统抗冲击性能的影响

水面舰艇特别是潜艇在战斗条件下的主要威胁来自水中爆炸物的非接触性爆炸,选用抗冲击性能好的设备和对设备采取冲击防护措施可以保证艇上设备的安全性,使用隔振装置就是一种较好的冲击防护措施。对于通常的隔振装置,在一定的冲击作用下,设备的相对位移响应较大,可能超过了设备外接管线的变形能力,甚至超过了隔振器本身的极限变形能力。在隔振装置中使用限位器可以有效地限制设备的最大相对位移。通过对弹性限位器各参数(工作间隙和刚度)对隔振系统抗冲击性能(设备的最大加速度和最大相对位移)的影响的探讨,提出了限位器各参数的确定方法。对浮筏隔振系统中限位器的参数进行设计,应用MSC.NASTRAN 软件对具有限位器和没有限位器的浮筏隔振系统冲击响应进行计算,分析了限位器对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响。

船舶浮筏隔振系统冲击响应的时域计算

舰艇特别是潜艇在战斗条件下的主要威胁来自水中非接触性爆炸,选用抗冲击性能好的设备和对设备采取冲击防护措施可以保证艇上设备的安全性,即这些措施可以限制冲击作用时设备与基座之间的最大相对位移以及设备的最大加速度,使用隔振装置就是一种较好的冲击防护措施。因此在隔振装置的设计阶段必须对其抗冲击性能进行校核,从而保证隔振装置的抗冲击性能。各种有限元分析软件例如MSC.NASTRAN软件可以应用于隔振装置的抗冲击性能校核。应用MSC.NASTRAN软件及其前后处理模块MSC.PATRAN对旅游船上柴油发电机组浮筏隔振装置进行有限元建模和分析,首先对筏体和浮筏隔振系统模型进行理论模态分析和计算,且计算结果和试验结果吻合较好;接着对浮筏隔振系统模型进行瞬态响应分析,从而考核该装置的抗冲击能力。以旅游船浮筏隔振装置为分析对象的目的在于探讨舰艇浮筏隔振装置抗冲击性能校核的时域计算方法,分析计算方法可用于舰艇隔振抗冲装置抗冲击性能的分析计算。

气囊隔振器囊壁骨架层平衡性研究

气囊隔振器囊壁帘线层满足平衡性时的理论缠绕角度的取值随囊体波纹角变化而变化,导致其帘线铺设时工艺复杂。针对该问题,文中提出取值恒定的帘线最优等效平衡缠绕角的概念,并推导出其计算公式。结合算例理论分析,有限元仿真分析和试验研究,验证了帘线最优等效平衡缠绕角概念的存在性和正确性。研究成果可为气囊隔振器的设计生产提供理论依据和指导。

回转型气囊隔振器的冲击刚度研究

通过理论和实验研究回转型气囊隔振器的载荷特性和刚度特性,建立了气囊隔振器的垂向冲击载荷和冲击刚度模型。实验结果表明,气囊隔振器的冲击载荷和冲击刚度模型足够准确。

JYQN舰用气囊隔振器研究

详细介绍了JYQN系列舰用气囊隔振器的研制情况。试验测试结果表明,JYQN系列舰用气囊隔振器具有良好的性能和舰艇适用性,可广泛应用于舰艇设备的减振降噪,特别是对于大型设备的减振降噪优势明显。

橡胶挠性接管特性研究

对橡胶挠性接管的静、动态特性进行了研究 .给出了橡胶挠性接管耐压强度的理论计算公式 ,建立了粘弹性管壁管道动态特性数学模型 。

隔声罩设计

根据隔声的基本原理 ,论述了隔声罩的基本设计方法及设计注意事项 ,对隔声罩的插入损失及设备的通风散热问题进行了剖析 .最后 ,给出了应用实例 .

囊式空气弹簧静态特性计算方法

囊式空气弹簧是一种承载和刚度均可调的隔振元件,其承载和刚度特性不仅取决于气压,还与其几何形状和壳体材料性质有关。船舶隔振装置的设计和应用需要确定空气弹簧在不同高度和不同气压下的承载能力和刚度大小,但其在任意状态下有效面积和刚度的全部数据无法依靠实验测量获得,针对囊式空气弹簧在不同状态下有效面积的难以试验测试确定的特点,基于弹性薄壳无矩理论,给出一种船用囊式空气弹簧静态特性的计算方法,推导承载力和静刚度的计算公式,并通过算例验证该方法的计算过程,为船用空气弹簧的设计和应用提供理论依据。

囊式空气弹簧刚度特性的非线性有限元法研究

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向和横向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向和横向特性的影响。通过与试验结果比较,证明了该方法确实可行。

囊式空气弹簧平衡性分析

空气弹簧是一种低频、高效隔振零件,目前已广泛应用于舰船以降低主要动力设备的振动与噪声传递。空气弹簧的平衡性严重影响了隔振系统的安全与可靠性,而帘线缠绕角是决定空气弹簧平衡性的关键。为定量分析帘线缠绕角对空气弹簧平衡性的影响,针对舰用JYQN囊式空气弹簧,对其囊体几何模型进行简化,进而依据弹性薄壳无矩理论,建立囊体平衡方程和边界条件,推导出囊体经向和纬向薄膜内力公式。结合囊体复合材料分析,给出囊体帘线平衡角计算公式,提出空气弹簧囊体的平衡性分析方法。当骨架帘线铺设角度接近平衡角时,此时得到的空气弹簧囊体在内压和承载作用下的变形最小,具有较好平衡性。建立帘线平衡角与空气弹簧设计有效面积之间的函数关系,为空气弹簧设计与研制提供了理论依据。

舰船用高内压气囊隔振器理论与设计

对国内首次研制的高内压重载气囊隔振器的理论、设计和试验问题进行了系统研究。建立了高内压气囊隔振器的耐压安全性、刚度和固有频率等性能参数的准确计算方法,分析了结构和工艺参数等对该气囊隔振器性能的影响,提出了控制措施,通过产品设计和性能试验验证了理论方法的正确性、控制措施的有效性。研制的系列舰用高内压重载气囊隔振器性能完全满足舰船使用要求,已在舰船数十吨和数百吨级的高性能隔振装置上大量应用。

船舶主机空气弹簧隔振装置输出轴对中姿态实时监测研究

基于刚体姿态描述方法一般理论,通过合理简化,建立刚体姿态监测数学模型,并针对船舶主机空气弹簧隔振装置,研究出一种新的输出轴对中姿态实时监测方法,然后通过仿真、实验结果对该方法进行了分析、验证。仿真结果表明姿态监测模型计算误差很小,可被忽略;实验结果表明该方法具备良好的工程应用可行性。

不同对流参数化方案对1991年江淮暴雨的模拟对比

采用最新发布的区域气候模式RegCM3．1，分别引入Grell-AS、Grell-FC、Kuo和MIT-Emanuel 4种积云对流参数化方案，对1991年5～7月江淮地区暴雨进行模拟试验。从各月降水量的模拟来看，Grell—AS方案较好地模拟出了江淮暴雨的强度，尤其是对7月降水的强度和位置的模拟与观测非常接近；Grell—FC方案能较好地反映7月江淮暴雨的强度和位置，但对华南地区降水模拟一直显著偏强；Kuo方案能模拟大尺度降水的情况，但对强对流性降水模拟偏弱；MIT-Emanuel方案较好地反映了5月降水的空间形势，但各月降水的模拟都比观测强。从各区月平均降水的对比发现，Grell-AS和Kuo方案的模拟要优于Grell-FC和MIT-Emanuel方案。从降水的南北变动来看，Grell-AS方案较好地刻画了江淮地区雨带的强度和南北变动。高低空环流形势和整层水汽通量的分析表明，造成MIT-Emanuel方案降水模拟偏强的主要原因与水汽输送偏强有关。对4种积云对流参数化方案进行集合，其结果表明，物理过程集合方法能有效地减小物理过程参数化的不确定性对模拟结果的影响。