船舶總振動(dòng)建模方法研究.pdf

1、船體在主機(jī)、螺旋槳及波浪等激勵(lì)作用下有時(shí)會(huì)發(fā)生共振，產(chǎn)生有害振動(dòng)。為避免船體共振，首先要計(jì)算船舶總體振動(dòng)固有頻率及振型，以作為選擇主機(jī)類型和螺旋槳參數(shù)的依據(jù)。 目前，船舶總體自由振動(dòng)計(jì)算常用的方法有三種：一是運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算總振動(dòng)固有頻率；二是把船舶總體結(jié)構(gòu)視為兩端自由漂浮在水上的變剖面梁，按遷移矩陣法或有限元方法將其離散為若干段(一般為20段)，計(jì)算其固有頻率及振型；三是把船體視為由板梁組合而成的空間結(jié)構(gòu)，按三維有限元法對(duì)全船

2、進(jìn)行有限元離散，計(jì)算固有頻率及振型。 經(jīng)驗(yàn)公式法一般用于設(shè)計(jì)初級(jí)的估算，該方法簡(jiǎn)單方便，但計(jì)算精度不高。一維梁模型法的計(jì)算模型簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，計(jì)算出的低階固有頻率是準(zhǔn)確的，但計(jì)算高階固有頻率時(shí)誤差較大，并且隨著階數(shù)的增高，其誤差越來越大；三維有限元模型法能夠較合理的反應(yīng)船體的空間結(jié)構(gòu)，計(jì)算的固有頻率精度較高，但計(jì)算模型復(fù)雜，計(jì)算工作量大，并且在后處理階段振型判斷困難。 綜合以上分析，需要對(duì)船體總振動(dòng)的建模方法進(jìn)行研究，以

3、便運(yùn)用合理簡(jiǎn)便計(jì)算模型來計(jì)算船舶總振動(dòng)固有特性。本文基于船舶總體結(jié)構(gòu)構(gòu)造了一個(gè)薄壁箱型梁模型，運(yùn)用不同建模方法計(jì)算其總振動(dòng)固有特性，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，得出了有益的結(jié)論，該結(jié)論可應(yīng)用于船體總振動(dòng)計(jì)算。 采用一維梁模型計(jì)算船體總振動(dòng)時(shí)，高階固有頻率不夠準(zhǔn)確，其原因主要是由于未考慮剪切滯后影響所引起的，因此需要對(duì)剪切滯后效應(yīng)進(jìn)行研究。本文通過構(gòu)造的薄壁箱型梁模型，分別運(yùn)用一維和三維空間Timoshenko梁模型計(jì)算其固有頻率，