船體振動(dòng)固有特性及螺旋槳脈動(dòng)壓力預(yù)報(bào)方法.pdf

1、船舶是進(jìn)行水上運(yùn)輸和海洋開(kāi)發(fā)的重要工具，船舶在航行過(guò)程中總會(huì)受到主機(jī)、螺旋槳和波浪等外界激勵(lì)的作用。船體結(jié)構(gòu)在這些激勵(lì)的作用下，會(huì)發(fā)生不同程度的振動(dòng)甚至有害振動(dòng)。過(guò)大的振動(dòng)可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞，影響人員的身體健康和儀表設(shè)備的正常使用。為了避免船舶發(fā)生有害振動(dòng)，需要在設(shè)計(jì)階段較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)船體結(jié)構(gòu)的固有頻率及螺旋槳脈動(dòng)壓力。
　　本文主要針對(duì)船體振動(dòng)固有特性預(yù)報(bào)及螺旋槳脈動(dòng)壓力預(yù)報(bào)進(jìn)行研究，論文主要完成以下幾部分工作:
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2、)對(duì)船舶結(jié)構(gòu)上的設(shè)備建模方法進(jìn)行研究，分別采用集中質(zhì)量模型、桿模型和空間結(jié)構(gòu)模型來(lái)模擬船舶結(jié)構(gòu)上的設(shè)備，通過(guò)對(duì)幾種常用模型的分析，在桿模型的基礎(chǔ)上利用剛度等效法提出了一種較為實(shí)用的等效模型。參照上層建筑對(duì)船舶總體振動(dòng)固有頻率影響系數(shù)計(jì)算公式的形式，給出設(shè)備對(duì)船體局部振動(dòng)固有頻率影響系數(shù)的計(jì)算公式。數(shù)值算例結(jié)果表明，采用本文給出的等效模型和設(shè)備對(duì)局部振動(dòng)固有頻率影響系數(shù)計(jì)算公式可以較準(zhǔn)確地計(jì)算船體局部振動(dòng)固有頻率。
　　2)對(duì)船舶上

3、層建筑整體縱向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。首先對(duì)船舶上層建筑整體振動(dòng)有限元建模方法進(jìn)行研究，討論了不同計(jì)算模型、邊界條件、附加水質(zhì)量以及裝載情況對(duì)上層建筑整體縱向振動(dòng)固有頻率的影響，對(duì)于上層建筑整體振動(dòng)有限元分析得到了一些有益的結(jié)論，并給出了較為實(shí)用的計(jì)算模型?？紤]更多的影響因素，提出了一種新的船舶上層建筑整體縱向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)公式，重點(diǎn)研究了上層建筑剛體回轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率計(jì)算公式中等效剛性系數(shù)的取法，給出了等效剛性系數(shù)曲線;并對(duì)

4、剪切振動(dòng)固有頻率計(jì)算公式進(jìn)行了修正，得到考慮彎曲振動(dòng)影響的修正系數(shù)計(jì)算公式。智能方法具有很強(qiáng)的辨識(shí)能力，能夠很好的處理不確定性和非線性問(wèn)題，可以應(yīng)用智能方法預(yù)測(cè)船體振動(dòng)固有頻率。支持向量機(jī)(Support Vector Machine，SVM)與其它智能方法相比具有小樣本學(xué)習(xí)、全局尋優(yōu)和泛化能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能較好的解決小樣本和非線性等實(shí)際問(wèn)題。本文應(yīng)用SVM對(duì)船舶上層建筑整體縱向振動(dòng)固有頻率進(jìn)行預(yù)測(cè)，取得了比較好的預(yù)測(cè)效果，為船舶上層建筑

5、整體縱向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)提供了一種新思路。
　　3)對(duì)于船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)，提出了一種新的船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)公式。以Timoshenko梁理論為基礎(chǔ)，引入剪切系數(shù)來(lái)修正剪力均勻分布假設(shè)，得到兩端自由等直梁固有頻率計(jì)算公式;根據(jù)大量船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照兩端自由等直梁固有頻率計(jì)算公式的形式，采用統(tǒng)計(jì)分析方法，得到船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率計(jì)算公式，為船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)提供了一種新方法。應(yīng)用

6、SVM對(duì)船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率進(jìn)行預(yù)測(cè)，考慮到影響船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率的參數(shù)較多，利用灰關(guān)聯(lián)分析理論建立船舶主要參數(shù)和垂向振動(dòng)固有頻率之間的灰關(guān)聯(lián)模型，通過(guò)計(jì)算各參數(shù)的灰關(guān)聯(lián)度，來(lái)確定各參數(shù)對(duì)船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率的影響大小;將關(guān)聯(lián)度大的參數(shù)作為SVM的輸入數(shù)據(jù)，取得了比較好的預(yù)測(cè)效果，為船舶總體垂向振動(dòng)固有頻率預(yù)報(bào)提供了一種新思路。
　　4)采用CFD方法對(duì)螺旋槳誘導(dǎo)的船體表面脈動(dòng)壓力進(jìn)行預(yù)報(bào)。對(duì)船體和螺旋槳進(jìn)行整體建模