《带浮筏隔振系统圆柱壳的振动分析（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带浮筏隔振系统圆柱壳的振动分析（学位论文-工学）（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分 类 号 : TB12， O3410710-2009112018硕 士学位 论 文带 浮 筏 隔 振 系 统 圆 柱 壳 的 振 动 分 析仇 菲 菲导 师 姓 名 职 称 石 焕 文 教 授申 请 学 位 级 别 工 学 硕 士 学 科 专 业 名 称 固 体 力 学论 文 提 交 日 期 2012 年 6 月 8 日 论 文 答 辩 日 期 2012 年 6 月 8 日学 位 授 予 单 位 长 安 大 学Vibration Analysis of Cylindrical Shells Witha Floating Raft Isolation SystemA Dissertation
2、Submitted for the Degree of MasterCandidate： Qiu FeifeiSupervisor： Prof. Shi HuanwenChangan University, Xian, China摘要浮 筏 隔 振 系 统 是 在 单 层 隔 振 系 统 和 双 层 隔 振 系 统 基 础 上 发 展 起 来 的 一 种 新 型 隔 振 系统 ， 是 最 具 前 景 的 隔 振 系 统 。 它 隔 振 效 果 好 、 结 构 紧 凑 以 及 能 够 更 好 的 抑 制 振 动 能 量 在系 统 中 的 传 递 ,使 船 舶 在 动 力 装 置 的 振 动 下
3、产 生 的 振 动 和 噪 声 大 幅 降 低 ， 是 一 种 新 型 有效 的 减 振 降 噪 隔 振 装 置 ， 并 已 广 泛 应 用 于 各 种 航 行 器 中 。由于实际浮筏隔振系统结构复杂，计算量大，对稍微复杂一些的结构解析方法无能为 力 ， 往 往 要 借 助 于 数 值 方 法 。 因 此 ， 本 论 文 采 用 解 析 方 法 和 数 值 方 法 结 合 ， 从 简 单 的模 型 入 手 ， 分 析 了 带 浮 筏 装 置 圆 柱 壳 振 动 特 性 。 具 体 研 究 内 容 如 下 ：首 先 建 立 浮 筏 隔 振 系 统 模 型 ， 结 合 多 刚 体 法 和 动 态
4、子 结 构 法 ， 从 单 机 组 的 浮 筏 隔振 系 统 出 发 ， 分 别 推 导 弹 性 筏 体 和 弹 性 基 础 时 结 构 的 振 动 方 程 ， 利 用 Matlab 软 件 编 程求 解 方 程 得 到 模 型 模 态 频 率 ， 基 于 有 限 元 法 仿 真 得 到 模 态 频 率 的 数 值 结 果 ， 将 两 者 进行 比 较 ， 结 果 对 比 验 证 振 动 方 程 的 可 靠 性 。 随 后 建 立 多 机 组 的 浮 筏 隔 振 系 统 的 振 动 方程 并 推 广 到 带 浮 筏 装 置 的 圆 柱 壳 ， 尝 试 推 导 结 构 在 激 励 情 况 下 的
5、 振 动 方 程 。其 次 ， 本 文 推 导 机 组 受 激 振 动 分 析 时 的 振 动 方 程 ， 利 用 有 限 元 软 件 建 立 带 浮 筏 装 置圆 柱 壳的有限元 模型, 对 其 作模态分析 及功率流的 计算，研究 弹性筏体厚 度、弹性筏 体形 状 以 及 水 域 的 环 境 等 参 数 对 传 递 到 圆 柱 壳 基 础 功 率 流 的 影 响 规 律 。 研 究 发 现 ： 在 低频 阶 段 ， 浮 筏 厚 度 增 加 ， 浮 筏 形 状 的 改 变 将 使 输 入 基 础 的 功 率 流 发 生 较 为 明 显 的 变化 ； 而 在 高 频 段 ， 传 递 到 圆 柱
6、壳 基 础 的 功 率 流 变 化 不 大 。 当 原 来 的 两 端 开 口 的 圆 柱 壳 模型 变 为 封 闭 后 ， 传 递 到 基 础 的 功 率 流 几 乎 不 变 ， 把 封 闭 圆 柱 壳 模 型 放 入 水 中 ， 进 行 流固 耦 合 分 析 后 发 现 ， 流 体 的 耦 合 作 用 使 传 递 到 圆 柱 壳 基 础 的 功 率 流 降 低 了 。最 后 ， 主 要 基 于 Matlab 软 件 的 图 形 用 户 界 面 技 术 设 计 了 一 个 简 洁 的 界 面 。 在 这 个界 面 上 ， 通 过 输 入 不 同 的 参 数 可 以 将 不 同 参 数 下 结
7、 果 的 曲 线 图 进 行 比 较 ， 界 面 的 设 计 使结 果 的 比 较 更 加 直 观 ， 便 捷 。本 文 的 研 究 方 法 和 所 得 结 果 势 必 对 水 下 航 行 器 的 结 构 优 化 设 计 及 其 减 振 性 能 研 究具 有 重 要 的 理 论 指 导 意 义 和 工 程 应 用 价 值 ， 也 为 进 一 步 对 带 浮 筏 装 置 圆 柱 壳 的 声 辐 射特 性 研 究 和 更 复 杂 的 圆 柱 壳 装 置 的 降 噪 减 振 分 析 提 供 了 参 考 。关 键 词 ： 浮 筏 隔 振 系 统 圆 柱 壳 振 动 分 析 模 态 分 析 有 限 元
8、法 界 面 设 计IAbstractThe floating raft isolation system is the most promising vibration isolation system. It is anew type of vibration isolation system developed on the basis of the single-stage isolationsystem and two-stage isolation system, where many equipments are installed in a public raft,and the
9、 raft is installed on the basis resiliently. With the advantages of good effect of vibrationisolation, compact structure and good inhibition of the system vibration energy transfer, itreduces the vibration and noise of the ship greatly. Since the structure of an actual floating raftisolation system
10、is rather complex, the calculation amount is quite large. The analysis methodis helpless for a complex structure, so the numerical method is used. In this paper theanalytical method and numerical method are both adopted to analyze the simple model firstly.Then vibration characteristics of the cylind
11、rical shell with a floating raft are calculated. Thespecific contents are as follows:Firstly, the models of the floating raft isolation system model with a single equipment andan elastic foundation or elastic raft body are respectively set up, and their vibration equationsof the structures are deriv
12、ed by combining the rigid body method and dynamic substructuremethod. Then the modal frequencies can be obtained after solving those equations usingMatlab software. Meanwhile the same models are established by FEM and the numericalresults of the modal frequencies are gotten as well. The reliability
13、of the vibration equationsare verified though contrasting the results. Secondly, the model of the floating raft isolationsystem with two equipments and a cylindrical shell foundation is set up, and its vibrationequations are tried to be established.Then, the finite element model of the floating raft
14、 with the cylindrical shell foundation isestablished in a finite element software. The effect of different parameters such as thickness ofthe raft body, shape of the raft body and environment(in air or in water) on the distribution ofpower flow transmitted to the cylindrical shell is investigated. P
15、ower flow method is acommon analysis tool for vibration control, which is convenient to analysis the experimentaland calculation results. It can be showed that, in the low frequencies, the power flowtransmitted to the cylindrical shell have a significant changes with the increase of the floatingIIIr
16、aft thickness or different raft shapes; While in high frequencies, the power flow have littlechanges. When the opening cylindrical shell is closed by two plates, the results are almost thesame. Then the closed cylindrical shell is put into water, and the power flow transmitted to thecylindrical shell decreases after fluid-solid coupling analysis.Finally, a simple interface is designed based on graphical user interface technology of thesoft
