成品油船舱口盖自由振动分析【开题报告】

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1、毕业论文开题报告船舶与海洋工程成品油船舱口盖自由振动分析一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.船舶振动特性的研究现状船舶结构是由杆、梁、板、壳等构件组成的弹性体，船体构件的质量与刚度具有分布的性质，包含了无限个质点。船舶受波浪和机械设备产生等多种载荷作用将产生结构振动，理论上是将这类具有无限个自由度的弹性体振动，简化为有限个自由度系统进行振动分析。船舶振动的基本要素为激励、响应和衡准。船舶通常受到周期力和瞬时力的激励,多数情况下,周期力由螺旋桨和主机产生,瞬时力由波浪所引起。共振时,较小的周期力亦会使船舶发生严重的振动,强大的瞬时力(如冲击力)可能会激发船体结构振动

2、,当处于恶劣海况时,会造成结构的严重损坏。船舶发生有害振动的事故时有所闻,船舶剧烈振动除造成结构损坏外,还使船上仪表、设备破损或失灵,破坏舰艇稳身性,影响船上人员的工作效率及生活舒适性。时代对船舶低振动化的要求也越来越高,船舶振动日益成为重要而又突出的问题。研究船舶振动的方法主要是按振动分布范围(总振动和局部振动)加以区分。船舶总振动又有自由振动和强迫振动之分,其研究方法也有不同。能量法。应用求解船舶自由振动的方法很多，有瑞利法、西曼斯曼法等。能量法的基本原理是应用能量守恒定律。瑞利法是将船体结构振动简化为单自由度系统的振动，它是计算弹性系统振动的基础，具体做法是假设振形函数，满足

3、几何的(即端点的位移和转角)边界条件，将船体结构振动系统中最大动能与最大位能相等。迁移矩阵法。船体的振动采用这种方法是较适宜的。它是将整个船体考虑为一根变剖面梁，分成若干段具有均匀刚性、质量分布的等直梁，从微段的微分方程出发，列出剖面的状态参数(包括该处的变形和内力)构成状态矢量，考察各微段结合处的状态矢量在经过一个微段以及结合点处的传递和变化关系，并与船体两端的边界条件相结合，从而得到振动系统的数值解。有限元法。船体结构的有限元计算已经扩展到三维舱段立体结构计算或整艘船舶全部结构的有限元计算，船体各细部可以真实的反映在计算中，使结构计算达到相当的精确和详细程度。对于一些技术密集型

4、船舶、高性能船舶、特种新型船舶，传统的船舶设计规范很难满足其设计需要，有限元方法就成为这类船舶结构设计必不可少的工具。型船近似估算法。由于船舶振动问题的重要性，要求在船舶设计的早期估算船体振动的固有频率，以便为方案设计提供资料，把可能发生的振动隐患消灭于未然。但在船舶设计的早期，详细计算所需要的一些原始数据，如剖面惯性矩、质量与浮力的分布曲线等尚未得到，要进行较为深入的计算是不可能的，因此，需要用型船的资料，近似估算船体振动的固有频率。[3]2．有限元法在船舶舱口盖（板梁结构）振动计算中的应用有限元法将求解区域看成由有限个单元体以某种形式互相连结而组成的集合体，而且单元体可以形态各

5、异，同时对单元体给出物理假设，即从数学上给出近似函数。在我国造船领域，有限元技术的发展始于20世纪70年代，经过多年的研究开发，一些专用软件广泛应用在船舶设计、计算中，对我国船舶事业的发展作出了重大的贡献。至今，亦已成为船舶设计中常用的一种方法。用有限元技术解决船舶结构振动问题的关键是建立正确的计算模型。船体质量、设备质量、货物质量及附连水质量等应合理分配到相应的构件上，以避免不必要的局部振动影响总振动计算结果。由于船体结构是非常复杂的，因此，可利用子结构技术，将全船划分成若干个子结构来分别进行处理，然后再通过平移、镜射等手段将其组装起来。由于船舶是漂浮在水中的弹性体，因此，船舶的

6、振动分析必须计及流体的影响。附连水问题包括对阻尼、重力和惯性的影响，其中最重要的是对惯性的影响。由于船体表面形状不规则，不可能用数字方法精确确定各阶振动时附连水质量的大小，并且附连水质量除与船体质量、形状、振动位移、速度有关之外，还与振动频率有关，这就使固有频率与求附连水质量成为一个耦合问题。传统的附连水质量计算采用刘易斯图谱法，该方法是在圆柱体试验的基础上加上首尾三维修正而得到的，适合于细长船。另外，也可以采用传统的二维附连水质量加上三维流动系数修正的办法来估算附连水质量。边界条件的处理是一个很重要的问题，边界条件处理的好坏直接影响计算结果的正确性。用有限元技术对船体结构进行动态

7、特性分析时，必须使边界条件既能真实地模拟实际情况，又不影响船舶的动态特性。在用有限元法率计算时，首先将结构离散成很多单元，如板元、膜元、梁元、杆元等，通过节点连接而构成计算模型。在此基础上计算单元刚度矩阵，再组装构成整个结构的刚度矩阵;同时，采用相应的办法(如集中质量法或一致质量法)构成质量矩阵。在计算船体结构固有频率时，可不计阻尼影响，从而将船体振动问题离散化为多自由度系统的自由振动方程，再应用子空间迭代法、Lanczos法和单茨(Ritz)向量法计算结构特征值及特