基于虚拟仪器的船艇振动优化控制研究

论文题目: 基于虚拟仪器的船艇振动优化控制研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 船舶与海洋结构物设计制造

作者: 张淑茳

导师: 佟福山

关键词: 船艇振动,二次开发,智能化输入,虚拟仪器,优化控制

文献来源: 哈尔滨工程大学

发表年度: 2005

论文摘要: 为了使船艇振动问题尽量在设计中消减或对已服役船艇进行必要的减振降噪，本文以我陆军装备某型锚泊系列巡逻艇的AutoCAD设计资料及振动实验资料为基础，利用AutoCAD二次开发工具VBA识读结构图纸，形成美国大型结构分析计算软件ANSYS可接受的结构参数数据库，实现船艇振动预报数据的智能化输入；利用先进的虚拟仪器技术，采用LabVIEW语言编程，探索性地构建了实用高效的船艇振动测试仪器；通过实验数据与计算结果的比较，验证仪器构建的正确性与精确度，同时为振动预报软件提供合适的激振力等按规范设计时的参数系数，形成比较完善的船艇振动优化控制系统。本文形成的船艇振动预报数据智能化输入软件，具有通用性强、简单明了、顺序操作、实时提示、分步说明的主程序和程序主界面，易于学习、便于使用；本文利用ANSYS建模，并在考虑附连水质量的情况下，利用迁移矩阵法计算了计及剪切及剖面转动之船体梁的自由振动前5阶固有频率及振型。采用振型叠加法，计算了13个实验测点处的相应加速度值。初步证实了船艇振动预报数据智能化输入的可行性。本文利用LabVIEW语言构建虚拟仪器数据处理软件，将由SCADA-Ⅲ数据采集前端得到的时域数据转化为加速度响应的频域数据，以实现数据的快速转换和实时分析。这也是本论文的创新点之一；本文的船艇振动优化控制思想，即充分利用和尊重了船艇原始的技术设计资料和实艇振动实验资料，又高度融合了AutoCAD二次开发、大型通用分析计算软件智能化输入建模、实验测试仪器虚拟化等先进技术手段，是解决船艇振动问题的新思路，且已证实是可行的新方法。

论文目录:

第1章绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 课题研究的历史及现状综述

1.2.1 AutoCAD二次开发的发展及现状

1.2.2 虚拟仪器的发展和现状

1.3 本文的主要工作

第2章 AutoCAD图纸的识别

2.1 VBA的主要功能及其优势

2.2 船体板材的识别

2.2.1 板材识别概述

2.2.2 板边界及板格单元节点的提取

2.2.3 单元的划分及生成

2.2.4 坐标转换

2.2.5 多板合并及数据库创建

2.3 船体构件的识别

2.3.1 构件识别程序概述

2.3.2 船体构件参数数据库报表

2.4 本章小结

第3章 ANSYS建模及船体振动预报

3.1 ANSYS软件分析过程

3.1.1 ANSYS的前处理

3.1.2 ANSYS的加载及求解

3.1.3 ANSYS的后处理

3.2 运用数据文件导入ANSYS建模

3.2.1 ANSYS的数据文件及接口

3.2.2 数据文件结构及建模

3.3 ANSYS实艇振动预报

3.3.1 某型巡逻艇原始数据

3.3.2 有限元模型的建立

3.3.3 全船总振动模态分析

3.3.4 强迫振动响应预报

3.4 本章小结

第4章船艇振动实验的虚拟仪器构建

4.1 引言

4.2 虚拟仪器概述

4.2.1 虚拟仪器的概念及特点

4.2.2 虚拟仪器的具体构成及工作原理

4.2.3 用G语言进行虚拟仪器设计

4.3 实艇振动实验

4.3.1 实验目的、原理、条件及设备

4.3.2 实验内容

4.3.3 实验结果

4.3.4 实验结果分析

4.4 本实验的虚拟仪器设计

4.4.1 程序设计思路

4.4.2 流程图分段说明

4.4.3 前面板及其运行步骤

4.4.4 结果显示

4.5 本章小结

第5章振动优化控制

5.1 引言

5.1.1 基本振动问题

5.1.2 优化设计及CAE优化

5.1.3 理论模态分析FEM与实验模态分析EMA

5.2 构建振动优化控制系统

5.2.1 实验艇的振动激励修正

5.2.2 ANSYS优化设计

5.2.3 ANSYS优化设计的步骤

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

发布时间: 2006-10-13

基于虚拟仪器的船艇振动优化控制研究

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