船用双层壳体齿轮箱柔性动力学建模及隔振性能分析研究

双层壳体齿轮箱不仅为齿轮传动系统提供弹性支撑,而且具有减振降噪作用。为了能够高效、高精度地预测双层壳体齿轮箱的减振降噪效果,本文基于模态综合法建立含有隔振器的某船用双层壳体齿轮箱柔性动力学缩聚模型,对比分析齿轮箱的缩聚模型与完全有限元模型的固有特性的差异性,并验证其缩聚模型的有效性。通过双层壳体齿轮箱缩聚模型的模态解耦率、模态贡献度、振级落差和内壳体倾斜度的分析,评估齿轮箱的隔振性能。结果表明:某船用双层壳体齿轮箱在平移方向上模态解耦率均在94.9%以上,模态贡献主要以第二至第六阶振型为主导;在激励频率1~6000 Hz范围内,双层壳体齿轮箱的振级落差可达到34.2 dB;当激励频率小于2000 Hz时,激励频率对振级落差和倾斜度的变化有着显著的影响。

深层页岩气水平井双层靶体优选及效益评估

川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层(>3500 m)页岩气富集,为保障页岩气增产稳产的开发目标,需要实现龙一1亚段页岩气的立体动用。利用岩芯、测井及生产等资料,对研究区深层页岩气地层开展了储层特征、储层品质定量化评价及压裂高度模拟等方面的研究,结合储层品质定量化评价和压裂高度模拟建立了一种深层页岩气水平井双层靶体智能优选及效益评估方法。研究结果表明:1)龙一_(1)亚段由深到浅整体物性变差,龙一_(1)^(1)—龙一_(1)^(3)小层以Ⅰ类甜点为主,龙一_(1)^(4)小层以Ⅱ类甜点为主,厚度达40余米。2)深层页岩气储层水平井靶体智能优选方法可快速得到两套靶体优选的深度、甜点品质、压裂高度和水平井靶体效益评估Q值等信息。3)第一套靶体效益评估的平面优势区域与目前产量高的井区相符合,结合龙一_(1)^(4)小层的靶体效益评估Q值和部分已建立第二套靶体水平井的实际产量,认为川南深层页岩气储层第二套靶体具有一定的开发价值和潜力,且明确了两套靶体平面上的优势区域,为深层页岩气储层双层靶体的规模化实现及产量预测提供了依据。

复杂双层壳体声辐射性能分析

研究了加肋的环板双层壳体的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,通过将加强构件等效为反力和反力矩加在内外壳体的表面上而引入壳体振动方程,并利用Helmholtz波动方程和壳体表面的位移连续条件来解位于内层壳和外层壳之间的环形流场,最终建立和求解了双壳体声-流体-结构耦合方程,详细讨论了双壳体参数和双壳间连接型式的变化对其声辐射性能的影响。得出了以下结论:双层壳体内外壳间距减小,内外壳的耦合作用就越强,壳体辐射声功率和表面振动均方速度级升高,外壳的“屏蔽”作用就越不明显;内外壳厚度的改变对壳体振动速度级有较大的作用,对声辐射的影响不是很明显,厚度越大,振动速度级就越低。

双层壳体的船舶动力舱振动与声辐射的有限元结合边界元数值计算

利用 ANSYS有限元软件 ,建立了双层壳体的船舶动力舱的水下结构流体耦合的声振模型。采用有限元结合边界元的方法 ,数值计算并分析了耐压壳体和轻质外壳的厚度变化对动力机械振动传递、水下外壳振动以及辐射噪声的影响。计算结果表明 ,本文的方法对大型复杂结构的水下声振预估有借鉴价值。

阻尼材料敷设方式对双层壳体声辐射性能的影响

研究了内、外壳体敷设粘弹性阻尼材料的有限长加肋双层圆柱壳的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,运用Helmholtz波动方程和壳体表面的边界条件来求解位于内、外层壳之间的环形流场,并利用傅氏变换, 可以求出声压的表达式,粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,将阻尼沿厚度方向的位移用泰勒展开表示,利用不同的位移和应力的连续性边界条件分别建立了无阻尼以及三种阻尼材料敷设方式的振动方程,并用数值计算讨论了光壳和三种阻尼材料敷设方式对三种壳间连接形的双层壳体振动和声辐射的影响,结果表明敷设阻尼材料能降低壳体的辐射噪声,并且内壳敷设阻尼比外壳敷设阻尼的减振降噪效果好,内外壳均敷设阻尼材料的减振降噪效果最好。

基于FE-SEA混合法的水下双层壳体模型声振特性研究

基于FE-SEA混合法原理,给出了FE-SEA混合系统的运动方程、扩散场互易关系表达式、系统响应表达式、功率平衡方程;分别建立了典型单层板、双层板隔声FE-SEA混合模型,就全频段下的隔声性能进行了分析,发现等厚度下的双层板较单层板在100Hz^10kHz内隔声性能更好,且在1/3倍频程、10Hz^10kHz频率范围内的仿真结果与理论值基本符合;通过建立"球面-圆柱-球面"双层壳体水下结构模型,在施加典型柴油机激振力下,分别对双层壳间填充海水、空气、半空气-半海水等不同介质对模型的声振影响进行了分析。结果表明:在315Hz以下的低中频段有实肋板时介质的影响不大,振动主要通过实肋板进行传递;无实肋板时,介质起主要作用,因而在10kHz以内频段不同介质下的外壳表面振动速度与外界海水的声压级差异明显;海水介质下的外壳振动速度与声压级较空气介质的平均分别高22.48dB和16.88dB,而半空气-半海水介质的外壳振动速度和声压级与海水介质的较接近。

双层圆柱壳体水下振动噪声结构传递路径分析

为了实现水下双层圆柱壳体噪声源及传递路径的识别、量化,建立了水下结构振-声传递路径分析(TPA)模型,借助互谱技术、平均技术及加窗进行频响函数估计,并结合正则化方法改善频响函数矩阵求逆的病态问题。进行了双层圆柱壳体水下振动-声辐射试验,实现噪声与结构振动数据的同时基采集。编制TPA程序计算得到合成噪声响应与实测结果吻合很好,利用频谱贡献云图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,结果与分布运转法所得一致,进而从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,建立的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法可以有效地识别、量化主要噪声源和噪声的传递路径,并且能够指导水下噪声实时预报和采取针对性的减振降噪措施。

水下加肋双层圆柱壳体的振—声传递路径分析

简要介绍了有限元声振耦合和结构振-声传递路径分析(TPA)的基本理论。基于CAE技术建立了TPA模型,通过ANSYS声振耦合的谐响应分析,获得水下双层圆柱壳体振动响应和声场中的声压响应,利用矩阵条件数曲线优选测点位置,并结合奇异值修正的方法改善频响函数矩阵病态问题,求得振源的耦合激励力和振—声频响函数。由自编TPA程序计算得到两个振源作用下目标点的合成噪声响应与ANSYS实际计算吻合很好。利用频谱贡献云图、矢量叠加图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,基于CAE方法的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法具有精度高、易操作、成本低等优点,对潜艇的优化设计、运行管理、针对性的维修均具有十分重要的意义。

基于Li_(0.35)Zn_(0.3)Fe_(2.35)O_4和碳纳米纤维双层吸波体的结构设计与吸收性能研究

通过静电纺丝技术和热处理制备了Li0.35Zn0.3Fe2.35O4纳米纤维和碳纳米纤维，并将它们各自均匀分散在硅橡胶基质中，测量了相应复合体在2—18GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率．并根据传输线理论评估了由它们所构成的单层和双层结构吸波体的微波吸收特性。结果显示由于Li0.35Zn0.3Fe2.35O4纳米纤维与碳纳米纤维的电磁特性的有机结合，双层吸波体的微波吸收性能明显优于同厚度的单层吸波体。当以厚为1．8mm的Li0.35Zn0.3Fe2.35O4纳米纤维／硅橡胶复合体为吸收层和厚为0．2mm的碳纳米纤维／硅橡胶复合体为匹配层时，双层吸波体的反射率在13．9GHz达到一个最小值-47．8dB，反射率低于-10dB的吸收带宽为8．8GHz，频率范围为9．2～18GHz，反射率小于-20dB的频率范围为11．5～18GHz，带宽为6．5GHz，覆盖整个Ku波段。优化设计的双层吸波体有望作为一种轻质高效的Ku波段微波吸收材料。

超空泡航行体双层壳结构动力稳定性分析

针对超空泡航行体轴向受力特点,建立超空泡航行体双层壳结构有限元模型,对结构动力稳定性进行分析。数值计算表明,当壳间实肋板厚度增大或环向肋骨数量和尺寸增加时,动力失稳区域整体下移,不稳定激发频率下降,失稳区域宽度减小幅度较小;当壳间间距减小或纵向肋骨数量和尺寸增加时,双层壳结构动力不稳定激发频率上升,动力失稳区域宽度较大幅度减小,动力不稳定激发程度显著降低。

强激光照射下双层壳体温度场的数值模拟

运用有限元法对强激光照射下双层壳体的温度场进行了数值模拟。详细分析了在激光功率一定的情况下,外层壳体的热传导系数、比热和厚度的变化对内层壳体温升的影响。计算中考虑了内层壳体的热损耗效应。此外,根据材料参数的温度相关性,分析了内层壳体材料参数随温度的变化特性对其温升效应的影响,并将计算结果与强激光照射下单层壳体的温度场进行了比较,得到一些有意义的结论。

基于灰色理论的水下双层壳体振动与声辐射统计能量分析

本文采用统计能量分析对一双层圆柱壳体在水下的流固耦合振动和声辐射进行分析计算。首先对各系统的模态参数采用理论方法计算,与实验结果对比表明,误差较大。为此,本文提出用灰色理论预测各子系统模态参数,通过计算结果与实验结果进行对比,表明提出的方法可行,可以显著降低计算误差,为水下结构振动和声辐射计算提供了一个新思路。

强激光辐照下双层壳体温度场和应力场的数值模拟

强激光照射下结构的热力学响应是激光应用技术的重要问题。本文采用三维有限元分析模型,对双层圆柱壳在强激光辐照下的温度场、应力场和位移场进行了数值模拟与分析。分析时考虑了材料参数随温度的变化特性,主要探讨了不同光斑直径下双层壳温度场的变化趋势,研究了外层壳厚度、热膨胀系数、弹性模量和泊松比等参数对内层壳光斑中心处温升、应力和变形的影响规律。结论表明,激光光斑直径对内层壳的温度场分布有着重要影响,且内层壳温度分布和外层壳热传导系数相关;所有材料参数中,热膨胀系数对应力场分布的影响最大,厚度次之,弹性模量和泊松比影响最小。本文所得结论可为结构的激光破坏效应分析提供重要参考。

双层串联微穿孔板吸声体设计理论及应用研究

在微穿孔板吸声体理论的基础上,基于电力声类比等效电路法建立了双层串联微穿孔板吸声体理论分析模型,分析了双层串联微穿孔板吸声体的共振频率ωs与参数k1、r1的关系。将共振频率ωs与前腔深度D1做为两项设计指标,结合单层微穿孔板吸声体的设计方法,提出了一种双层串联微穿孔板吸声体的设计思路,简化了设计工作。

水中双层无限长圆柱壳体声散射

研究水下双层无限长圆柱壳体的声散射。采用弹性薄壳理论和Fourier变换方法导出了散射声场的解析解。并分别计算了平面波正横和斜入射单层和双层无限长圆柱壳体的远场散射形态函数。计算表明在不同的入射角,由于不同类型的弹性波被激励,散射波呈现不同的特性。通常双层无限长圆柱壳体的散射特性由外壳、内壳和中间耦合水层共同作用决定。但外壳很薄、内壳较厚、水层较薄时,无限长充水双层圆柱壳体的低频散射特性主要由单层内壳决定。当然这时外壳的共振特性也不能忽略。

船首双层圆柱壳体机械振动噪声信息特征提取研究

鉴于船首双层圆柱壳体机械振动产生的高维噪声信息结构过于复杂,不适用于直接分析与使用,提出基于盲源信号分离技术与小波分形算法相结合振动噪声信息特征提取方法研究。针对采集到噪声信号源进行混合建模,并构造噪声信息特征分离矩阵;基于噪声信号的奇异值分解理论,去除白化处理后的源信号噪声干扰;对输入的降噪信号进行小波分解,得出机械噪声源信号中的细节特征,最后计算各层信号细节成分的方差和分形维数。以带有大型隔振装置的船舶为研究对象,采集双层圆柱壳体机械振动的噪声信息,分析结果表明文中方法去噪效果良好,在2种不同的工况下均能获得较低的误差水平。

双层滑体边坡稳定性分析及其防治原则

本文提出了双层滑体边坡体系的新概念，针对双层滑体边坡的特点，提出了稳定性分析程序及其防治原则，对其中的关键环节进行了简要的介绍，最后给出了一个应用实例。

双层滑体边坡稳定性计算法及其应用

提出了双层滑体边坡体系的新概念，论述了上滑体滑动效应，建立了双层滑体边坡稳定性计算的公式，并给出了一个工程应用实例。

基于p-u探头测试法的双层微穿孔吸声体吸声性能试验研究

微穿孔吸声体广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。文章基于p-u探头测试法研究双层微穿孔吸声体声腔体积对其吸声性能的影响。通过与阻抗管中测量得到的吸声系数对比,验证了p-u探头法测量双层微穿孔吸声体的吸声系数的适用性,弥补了传统阻抗管测试法无法测试真实尺寸试件的缺点。测量结果表明双层微穿孔吸声体板后声腔共振能提升吸声体的吸声性能,因此可以将合理设计声腔共振频率作为微穿孔吸声体优化设计的新思路。

超宽带信号穿透双层塌方体的数值模拟

为研究超宽带信号穿透塌方体的特性,在分析超宽带信号穿透单层塌方体特性的基础上,采用时域有限差分法研究了超宽带信号穿透理想情况下的双层塌方体的特性。结果表明,超宽带信号穿透双层塌方体后,其波形的振幅会大幅衰减,信号的时间延迟也随着穿透塌方体的层数和厚度增加而加大。反射波的峰值信号可以反映塌方的层数和塌方的严重程度。该研究对超宽带信号穿透多层塌方体特性的研究提供了一定的参考。