结构形式对船体振动的影响分析.pdf

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1、第４２卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６２０１３年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１３．０６．００２结构形式对船体振动的影响分析朱永凯，杨波，夏华波，梁斌，严明（中海油能源发展采油服务公司，天津３００４５２）摘要：以船体主机下肋板为例，研究船体振动时船底肋板在频率１０～１５０Ｈｚ范围振动剧烈的减振方法。通过改变结构的刚度和阻尼，探讨降低肋板剧烈振动的方法。其中改变结构的刚度，包括改变板厚和安装加强筋等，改变阻尼是通过敷设阻尼

2、层来实现。利用ＡＮＳＹＳ有限元软件进行模拟计算，对比分析结构的刚度和阻尼发生变化时肋板的振动变化，得出改变结构的刚度和阻尼都可以对局部振动起到降低振动的效果。从实际应用的经济性考虑，安装加强筋方法最优。关键词：结构形式；船体振动；有限元中图分类号：Ｕ６６３．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１３）０６-０００８-０４［４］当船舶在海上航行时船体结构不可避免地会有限元模型，模型见图１。船体舱段为某型船出现振动现象。近年来，随着航运事业的发展，船的实际结构，其板架、梁结构分别由ＳＨＥＬＬ６３和舶吨位越来越大

3、，主机功率和转速不断提高，引起ｂｅａｍ１８８来模拟，其尺寸与实际结构大小一样。［５］船体振动的激振力也相应地增大了。同时，为了设备采用质量块模拟，用ｓｏｌｉｄｅ４５单元对其建减小船舶构建的尺寸，减轻船体的重量，人们广泛模；设备和基座之间采用传统减振元件，并采用采用高强度钢作为造船材料，使得船体结构强度ｓｐｒｉｎｇ－ｄａｍｐｅｒ１４单元进行模拟。整个基座由面［１-２］随之减小，容易加大船体振动。板及腹板构成，其中纵向腹板由两块１２ｍｍ钢板目前减小由于各种振源引起的有害振动的有构成；横向钢板由７块１０ｍｍ钢板构成；基座水效

4、办法，是对振源设备采取有效的振动防护措施。平面板厚３０ｍｍ。将船体舱段局部结构划分为设本文利用阻尼失配原理作为研究降低局部构件振备、基座、内底板、肋板和外壳几部分。本文以肋动剧烈的方法。板为例进行分析，分别采用改变肋板板厚、安装加［３］阻抗失配原理是指使定常的结构发生质强筋和敷设阻尼层的方式，对其振动进行控制。量、刚度和阻尼等的突变，产生结构的阻抗失配，会对振动起到很好的抑制作用。结构发生突变包括材料物理性质（刚度、密度等）的突变、截面的突变、转角、安装加强筋等，这些都会使弹性波在传播过程中不连续，或多或少会反射或抑制

5、一部分弹性波，从而起到隔离一部分弹性波的作用。本文将从结构板厚和安装加强筋两个角度来改变结构的刚度，探讨降低肋板剧烈振动的方法。图1船体局部结构１局部结构模型２结构质量对肋板振动的影响以ＡＮＳＹＳ软件为平台，建立了舱段减振系统为了便于分析，工况设定为肋板振动最为剧烈的状态。分析结构质量变化对结构振动的影响，并找出结构振动随质量的变化规律。通过改收稿日期：２０１３－０５－３０修回日期：２０１３－０６－１４变肋板板厚实现改变肋板质量。肋板厚度原值为第一作者简介：朱永凯（１９８２－），男，硕士，工程师６ｍｍ，改变厚度后分别增

6、加至８、９、１０、１２ｍｍ，总研究方向：海上油田装备研发计４种情况。E-mail：ｚｈｕｙｋ＠ｃｎｏｏｃ．ｃｏｍ．ｃｎ利用谐响应分析，通过ＡＮＳＹＳ有限元软件计８结构形式对船体振动的影响分析———朱永凯，杨波，夏华波，梁斌，严明算得出不同板厚情况下肋板的位移随频率变化曲线，见图２。图2不同板厚情况下肋板位移随频率变化曲线由图２可见，增加结构厚度对肋板振动有一通过仿真计算，得出加强筋垂向安装时，加强定的消减作用。板厚的增加越大对振动的消减作筋分别为３根和５根时的肋板位移随频率变化曲用越明显，因此可以通过改变结构厚度对船体

7、结线，见图４。构振动进行有效控制。３安装加强筋对肋板振动的影响为了便于分析，将工况设定为肋板振动最为剧烈的工况。加强筋采用垂向安装和水平安装２种方式，每种方式加强筋的根数分别为３根和５根，总计４种工况。加强筋安装结构见图３。图4加强筋垂向安装时肋板位移随频率变化曲线从上述曲线可以看出，安装垂向加强筋后肋板在频率１０～１５０Ｈｚ范围内的振动得到抑制，加图3加强筋布置情况强筋为５根时的抑制作用明显优于加强筋为３根９第６期船海工程第４２卷时的情况，说明可以通过安装加强筋的方法对船优于加强筋为３根的情况，说明可以通过安装体结构

8、的振动进行有效消减。加强筋的形式对船体结构的振动进行有效地消加强筋水平安装时，加强筋分别３根和５根减。时肋板位移随频率变化曲线见图５。对比图４与图５可以发现，在频率１０～１５０Ｈｚ范围内，加强筋垂向安装对肋板的振动消减作用要优于加强筋水平安装。４敷设阻尼层对肋板振动的影响阻尼能够有效地控制结构振动和噪声传［６］递，是解决工程实践中