基于虛擬約束邊界模態(tài)的船體結構響應求解方法研究.pdf

1、隨著科學技術不斷發(fā)展，海洋資源需求不斷提高，作為資源開采與運輸?shù)拇耙蚕虼笮突l(fā)展，同時其所承受的動態(tài)載荷也變得復雜化，那么計算分析這類復雜結構的動力學響應問題也變得較為困難，因此，如何快速準確地實現(xiàn)船舶這類大型復雜結構的動態(tài)特性預報與分析也就變得越來越重要。
　　本文以船舶領域內(nèi)常見的“設備-基座-船體”耦合振動問題、運動設備對船體結構位移邊界激勵問題及艦船復雜結構在隨機激勵載荷作用下動態(tài)響應問題為工程背景，基于虛擬約束邊界模態(tài)

2、理論，建立上述問題的理論分析模型，提出一種基于虛擬約束邊界模態(tài)的艦船結構在確定及隨機載荷作用下響應的精確求解方法，并利用數(shù)值仿真手段驗證本文方法的有效性。本文旨在為快速準確地預報分析大型復雜艦船結構動力學性能提供一種簡單有效的數(shù)值方法。主要的工作安排如下：
　　首先提出一種基于虛擬約束邊界模態(tài)的復雜結構動態(tài)響應精確求解方法。利用虛擬約束邊界模態(tài)理論，將子結構位移完備集寫成虛擬約束邊界模態(tài)集加上靜力約束模態(tài)的形式，通過對固定邊界子結

3、構動柔度矩陣進行級數(shù)展開，將高階截斷模態(tài)的影響寫成精確剩余約束模態(tài)的形式，得到通過低階模態(tài)與精確剩余約束模態(tài)來表示子結構位移的精確表達式，結合界面協(xié)調(diào)關系綜合得到整體結構的精確響應；并通過加筋板架數(shù)值算例驗證該方法的有效性。
　　針對目前設備、基座與船體耦合振動響應工程問題，建立基于虛擬約束邊界模態(tài)的“設備-基座-船體”耦合振動模型，提出了一種求解該問題的新方法—虛擬約束邊界模態(tài)法。在此基礎上，利用該方法的簡便性，系統(tǒng)研究了基座阻

4、尼、厚度、高度、形式及材料等參數(shù)對船體結構響應的影響。
　　針對運動設備對船體結構的位移邊界激勵的工程問題，建立基于虛擬約束邊界模態(tài)的理論分析模型；通過將船體截斷模型內(nèi)部自由度影響化為虛擬約束界面模態(tài)有效質量形式，施加于船體局部考查結構邊界界面自由度上，建立船體局部結構動力學方程，解之得到運動設備對船體結構的位移邊界激勵；然后通過數(shù)值算例驗證該法的有效性及分析問題的準確性。
　　最后，針對艦船大型復雜結構在受到隨機載荷作用下