基于直接瞬态法求解复杂结构稳态谐响应

通过直接瞬态法对复杂结构进行振动响应预报,需要在确保稳定、收敛、满足精度指标的基础上,将算法消耗的资源控制到最低,以实现实用化。以某气体船压缩机室结构在双机多频谐载荷下的有限元振动计算为例,对动力学方程及中心差分方程进行了分析,结果表明,计算性能的核心控制参数为衰减倍数和整周期分割数,两者最低要求分别为50倍衰减和24等分。通过对阻尼比的转换、载荷主要频率成分的测量、系统基频的估算、总时长的修正,得出最终控制参数即计算时长和步长;在普通商用计算机上对某气体船压缩机室结构振动响应的有限元模型求解耗时10min^20min左右,大多数测点的稳态响应计算值与实测值的相对误差在10%以内,证明该方法对于稳态谐响应的求解是实用、可靠的。

一人桥楼驾驶室振动分析和结构优化

针对一人桥楼船级符号要求的驾驶室振动噪的问题,以某17 000 m3液化乙烯船驾驶室为例,通过有限元模态分析和设计参数敏感度分析进行参数优化,从而提高结构固有频率,避开螺旋桨或主机激励频率共振区。计算表明,相比一味地加厚加强,结构轻量化更有利于提高各方向振型的固有频率,实船试航验证表明,有限元模态计算结果准确,结构轻量化避振方案可行。

27500 m^3 LEG船压缩机室振动故障诊断

针对LEG船压缩机室复杂结构的振动故障诊断困难的问题,采用多元化的诊断方法,通过模态分析进行结构共振初诊,通过振动试验和频谱分析确定激振力频段和来源,通过直接瞬态计算确定振动传播路径、传播范围、振型和振幅,从而进行故障确诊、提出减振方案。结果表明,用这种多元方法,可准确确定振源和传播途径,分析认为通过加强屋顶可以降低屋顶响应约50%、降低主甲板响应约20%。

32000 m^3 LEG船压缩机室振动计算与控制

以某LEG船为例,通过有限元模态分析来初步判断模块布局的合理性、并确保排除1阶共振风险;通过振动响应分析来预报是否达标并进一步优化结构。计算结果表明,将模块整体靠近横舱壁、并将压缩机移动到顶墩附近,可降低振动速度响应80%以上;通过优化内围壁及支柱的布置,在仅增重7 t的基础上进一步将振动速度响应降低24%。通过合理的模块布置和船体结构设计,该船振动性能指标达到并超出ISO20283-5指标的70%以上、EFRC的A级指标30%以上。

基于垫木和环氧保护的85000m3VLEC吊装工艺评估

对吊装工艺中鞍座内的相对间隙和滑移进行评估,以消除或尽量减小固定座环氧或垫木局部撕裂的风险。以85000 m3超大型乙烷运输船(Very Large Ethane Carrier,VLEC)为例,分别对水上吊装和船台吊装等工况进行有限元接触分析,并根据间隙和滑移的大小及范围评估垫木或环氧破坏的风险。对比发现:水上吊装甲板总段的间隙相对较大且难以控制,吊装之后最大间隙可达2 mm左右,方案改进之后最大间隙仍超过1 mm,重力和浮力的不平均分布形成的船体梁载荷是导致间隙过大的主要原因;船台吊装时无明显的船体梁载荷,因此通过合理布置坞墩可基本上消除间隙。为保证环氧浇注质量,建议尽量选择在船台进行甲板总段合拢,并在环氧完全固化之后再进行主甲板吊装;主甲板必须在水上合拢时,建议往货舱底部中间压载舱打水,以减小中拱引起的船体变形。