船體振動固有特性及螺旋槳脈動壓力預報方法.pdf

1、船舶是進行水上運輸和海洋開發(fā)的重要工具，船舶在航行過程中總會受到主機、螺旋槳和波浪等外界激勵的作用。船體結(jié)構(gòu)在這些激勵的作用下，會發(fā)生不同程度的振動甚至有害振動。過大的振動可導致結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞，影響人員的身體健康和儀表設(shè)備的正常使用。為了避免船舶發(fā)生有害振動，需要在設(shè)計階段較準確地預報船體結(jié)構(gòu)的固有頻率及螺旋槳脈動壓力。
　　本文主要針對船體振動固有特性預報及螺旋槳脈動壓力預報進行研究，論文主要完成以下幾部分工作:
　　1

2、)對船舶結(jié)構(gòu)上的設(shè)備建模方法進行研究，分別采用集中質(zhì)量模型、桿模型和空間結(jié)構(gòu)模型來模擬船舶結(jié)構(gòu)上的設(shè)備，通過對幾種常用模型的分析，在桿模型的基礎(chǔ)上利用剛度等效法提出了一種較為實用的等效模型。參照上層建筑對船舶總體振動固有頻率影響系數(shù)計算公式的形式，給出設(shè)備對船體局部振動固有頻率影響系數(shù)的計算公式。數(shù)值算例結(jié)果表明，采用本文給出的等效模型和設(shè)備對局部振動固有頻率影響系數(shù)計算公式可以較準確地計算船體局部振動固有頻率。
　　2)對船舶上

3、層建筑整體縱向振動固有頻率預報進行了系統(tǒng)地研究。首先對船舶上層建筑整體振動有限元建模方法進行研究，討論了不同計算模型、邊界條件、附加水質(zhì)量以及裝載情況對上層建筑整體縱向振動固有頻率的影響，對于上層建筑整體振動有限元分析得到了一些有益的結(jié)論，并給出了較為實用的計算模型?？紤]更多的影響因素，提出了一種新的船舶上層建筑整體縱向振動固有頻率預報公式，重點研究了上層建筑剛體回轉(zhuǎn)振動固有頻率計算公式中等效剛性系數(shù)的取法，給出了等效剛性系數(shù)曲線;并對

4、剪切振動固有頻率計算公式進行了修正，得到考慮彎曲振動影響的修正系數(shù)計算公式。智能方法具有很強的辨識能力，能夠很好的處理不確定性和非線性問題，可以應用智能方法預測船體振動固有頻率。支持向量機(Support Vector Machine，SVM)與其它智能方法相比具有小樣本學習、全局尋優(yōu)和泛化能力強等特點，能較好的解決小樣本和非線性等實際問題。本文應用SVM對船舶上層建筑整體縱向振動固有頻率進行預測，取得了比較好的預測效果，為船舶上層建筑

5、整體縱向振動固有頻率預報提供了一種新思路。
　　3)對于船舶總體垂向振動固有頻率預報，提出了一種新的船舶總體垂向振動固有頻率預報公式。以Timoshenko梁理論為基礎(chǔ)，引入剪切系數(shù)來修正剪力均勻分布假設(shè)，得到兩端自由等直梁固有頻率計算公式;根據(jù)大量船舶總體垂向振動固有頻率實測數(shù)據(jù)，按照兩端自由等直梁固有頻率計算公式的形式，采用統(tǒng)計分析方法，得到船舶總體垂向振動固有頻率計算公式，為船舶總體垂向振動固有頻率預報提供了一種新方法。應用

6、SVM對船舶總體垂向振動固有頻率進行預測，考慮到影響船舶總體垂向振動固有頻率的參數(shù)較多，利用灰關(guān)聯(lián)分析理論建立船舶主要參數(shù)和垂向振動固有頻率之間的灰關(guān)聯(lián)模型，通過計算各參數(shù)的灰關(guān)聯(lián)度，來確定各參數(shù)對船舶總體垂向振動固有頻率的影響大小;將關(guān)聯(lián)度大的參數(shù)作為SVM的輸入數(shù)據(jù)，取得了比較好的預測效果，為船舶總體垂向振動固有頻率預報提供了一種新思路。
　　4)采用CFD方法對螺旋槳誘導的船體表面脈動壓力進行預報。對船體和螺旋槳進行整體建模