船舶浮筏隔振装置建模及减振仿真分析研究

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浮筏隔振装置作为现代舰船设备常用的振动控制手段,在军事领域和民用船只中都得到了普遍的使用。随着海洋声呐探测技术的发展和操作及乘坐舒适性要求的提升,对舰船安静性的要求不断提高,如何提升其减振能力的研究也变得愈加重要。本文针对浮筏隔振装置,运用理论计算与仿真分析相配合的方法,创建了其动力学及有限元仿真模型,对该装置的振动能量传递情况进行了分析,为改善其减振性能提供参考。通过基于四端参数的导纳矩阵子系统综合法对装置进行动力学理论建模,获得了隔振平台的振动能量传递曲线图;对浮筏筏体建立实体模型并导入ANSYS中进行仿真分析,动力学分析(模态及谐响应分析)显示隔振装置在低频段内浮筏的振动衰减效果不佳,并在中高频段存在固有频率密集的问题。针对装置表现出的低频段振动隔离效果不佳的问题,采用功率流的分析方法探究系统参数变化及安装动力吸振装置对减振装置振动能量传输特性的影响。降低筏架刚度、改变隔振器的刚度可以改变功率流传递曲线上波峰出现的位置、峰值和数量,尤其是增大下层隔振器的刚度有利于提升减振装置的振动衰减效果。通过在筏架上安装动力吸振器的方式研究其对浮筏在1-100Hz的低频率段内的振动传递特性的影响,结果表明自调谐吸振器和被动吸振器相比有着更宽的作用频率段及更佳的振动衰减作用;同时研究了异频外界作用下吸振器不同的固定方法对其振动吸收效果的影响,结果显示,在异频外界作用下,应采取不同的固定方法以取得更佳的吸振性能。本文的主要研究成果在于通过理论计算和仿真相结合分析了浮筏隔振装置低频段振动隔离效果不佳和中高频段固有频率较密集的原因,通过有针对性的改变阀体结构和隔振元件刚度,能够有效地改善平台振动衰减的能力;针对1-100Hz范围内平台减振能力不佳,引入主动吸振方法,通过在浮筏筏体上安装动力吸振器,研究了单一外界作用和异频外界作用下浮筏隔振装置振动能量传递特点的变化,结果说明针对不同的外界激励选用不同类型的吸振器及固定方法可以有效的减少振动的传递。本文所采用的研究方法及所得分析结果可为今后浮筏隔振装置的设计及优化提供参考及借鉴。
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