舰船高传递损失复合托板振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了潜艇典型舱段双层圆柱壳舷间高传递损失复合托板结构。通过初步优化,得到隔振效果最优的刚性阻振质量块的最优截面尺寸和布设位置,并将最优参数的刚性阻振质量块等效为相同截面惯性矩的球扁钢。在满足舱段总重量及危险截面结构强度的约束条件下,以舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级为目标函数,对高传递损失复合托板的开孔半径和托板角度进行动力学优化设计,得到最优振动特性的复合托板形式。由优化结果得到,在中、高频段内,高传递损失复合托板有明显的降噪作用,舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级降低了1.66 dB。

高传递损失基座阻抗优化设计法

提出基于阻抗优化的高传递损失基座设计法,定义高传递损失的量化关系。该方法基于阻抗级和阻抗级落差描述基座的减振效果,通过阻抗综合优化设计获得高传递损失基座。以某水面舰船为例,采用有限元方法对舰船舱段内的基座进行频响分析,通过单点激振单点拾振、单点激振多点拾振的阻抗计算实例,验证了利用阻抗级来描述舰船基座减振效果的可行性。基于Isight平台的近似代理模型优化方法,对基座系统中方钢不同拓扑布局进行了分析,以方钢布置尺寸为设计变量实现了多因子阻振优化设计。高传递损失基座的阻抗优化设计方法可为工程中基座减振设计提供参考。

舰船高传递损失基座振动波传递特性

基于波动理论,根据阻抗失配和波形转换原理,分析了不同基座连接结构中振动波传递特性,给出了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律。接着讨论了阻振质量偏心布置对其隔振性能的影响,给出了偏心阻振质量对基座振动波传递的阻抑公式。在理论分析基础上,将高传递损失的基座连接结构延拓到基座面板、腹板和安装板架中,综合运用阻振质量以及贴面阻尼层最大限度的增大基座的阻抗失配程度,初步给出了典型基座高传递损失结构形式,并通过数值计算验证了高传递损失基座结构形式声学设计的有效性。

刚度-质量-阻尼综合优化的船舶减振统一阻抗模型法

提出了船舶减振统一阻抗模型法,以结构阻抗值衡量减振能力,探讨同步进行刚度-阻振质量-阻尼材料综合配置的结构动力学布局优化设计。分别建立了基于结构原点阻抗、传递阻抗和阻抗级落差描述的三种动力学布局优化模型。以某军舰基座减振设计为例,验证所提出的统一阻抗模型法。算例中以基座各构件的厚度和大质量阻振方钢截面尺寸为尺寸设计变量,方钢和阻尼材料的布局为拓扑设计变量,利用模型映射变换方法,将该离散优化模型连续化。利用近似代理模型方法,求解该多频段动力学优化问题,验证刚度-阻振质量-阻尼材料同步优化设计的优越性。

含刚性阻振质量舱壁结构隔振特性优化设计

基于波动理论,分析了刚性阻振质量对振动波传递的阻抑特性,讨论了振动波入射角度、阻振质量横截面尺寸对其隔振性能的影响。在理论分析的基础上,从阻抗失配的角度出发,将刚性阻振质量环和刚性阻振质量锯引入舰船典型舱壁,构造具有高传递损失特性的舱壁结构,并采用动力学优化设计方法开展了舰船高传递损失舱壁结构隔振特性优化设计。研究结果表明:优化后的舱壁结构在有效减弱动力舱段本舱振动的同时,更加显著地阻隔了振动波向邻近舱段的传递。