50500吨化学品/成品油船的振动分析

论文摘要

随着经济水平和人们生活质量的提高,人们对船舶振动性能的要求越来越高,很多船舶在设计之初没有进行振动预报,或者总振动固有频率预报不太准确,导致交船或运营时出现有害振动,影响船舶正常航行和舰船隐蔽性。以前人们是用近似公式或一维梁模型计算船舶固有频率,对四节点以下振动的预报还是比较准确的,但是对四节点以上振动的计算准确度就下降很大,这是由于高阶时船体剪切变形的影响变大。而用三维空间有限元方法计算总振动固有频率是比较准确的,但是耗费时间和精力都比较多,现在随着计算机软件技术的发展,可利用专门软件进行建模和分析[2]。本文首先用PREFEM建立了50500吨化学品/成品油船的三维有限元模型,用有限元分析软件SESAM对船体结构进行有限元离散,用三维有限元技术对其在八种不同状态下进行了垂向和水平四节点以下固有频率的计算。又用有限元模型计算了船舶在压载和均匀装载两种状态下在外部螺旋桨和主机的激振力下,各层甲板的振动水平的情况。然后通过对各层甲板的振动情况进行了分析,提出了改进的一些局部结构的修改,最后对改进后的结构进行再一次的计算验证,结果符合预期的设想。由于本船作为广船国际目前最具有代表性的船型,对本船进行一次全面的振动计算分析,对于保证批量船建造后船舶的性能具有重大的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 本文的研究背景及意义
• 1.2 论文的主要研究内容
• 2. 船舶振动理论
• 2.1 多自由度系统振动
• 2.2 具有分布参数系统的振动
• 2.2.1 直梁的横向自由振动
• 2.2.2 剪切和剖面转动的影响
• 2.3 船体总振动
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 船体总振动的类型
• 2.3.3 影响船体总振动固有频率的参数
• 3. 船体总振动计算方法
• 3.1 船体总振动固有频率的近似计算
• 3.1.1 型船比较法
• 3.1.2 希列克公式
• 3.1.3 托德公式
• 3.1.4 国内的适合我国海船和内河船的估算公式
• 3.1.5 中华人民共和国船舶行业标准
• 3.2 船体总振动固有频率的详细计算
• 3.2.1 能量法
• 3.2.2 迁移矩阵法
• 3.2.3 有限元法
• 4. 50500 吨化学品/成品油船的振动分析
• 4.1 计算结果概述
• 4.2 本节的简介
• 4.3 船体和主机的主要特征参数
• 4.4 船舶计算模型的描述
• 4.4.1 概述
• 4.4.2 有限元模型
• 4.4.3 质量
• 4.4.4 单位
• 4.4.5 阻尼
• 4.5 激振力
• 4.5.1 螺旋桨
• 4.5.2 主机
• 4.6 船舶的固有频率
• 4.7 满载状态的强迫响应
• 4.7.1 选定部位的幅频响应曲线
• 4.7.1.1 四阶螺旋桨响应
• 4.7.1.2 主机6 阶H 力矩响应
• 4.7.2 每一层甲板的受迫响应轮廓图
• 4.7.2.1 上甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.2 A 甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.3 B 甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.4 C 甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.5 D 甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.6 E 甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.7 F 甲板，4 阶螺旋桨
• 4.7.2.8 上甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.7.2.9 A 甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.7.2.10 B 甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.7.2.11 C 甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.7.2.12 D 甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.7.2.13 E 甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.7.2.14 F 甲板，主机6 阶H 力矩
• 4.8 压载状态的强迫响应
• 4.8.1 选定部位的幅频响应曲线
• 4.8.1.1 四阶螺旋桨响应
• 4.8.1.2 主机 6 阶 H 力矩响应
• 4.8.2 每一层甲板的受迫响应轮廓图
• 5. 结论和验证
• 5.1 对激振力的分析
• 5.1.1 螺旋桨的激振力
• 5.1.2 主机的激振力
• 5.2 建议的结构修改
• 5.3 满载状态下的强迫响应
• 5.3.1 螺旋桨激振力
• 5.3.1.1 4 叶螺旋桨激振力
• 5.3.1.2 5 叶螺旋桨激振力
• 5.3.2 主机激振力（6 阶H 力矩）
• 5.3.2.1 A 甲板（6 阶H 力矩）
• 5.3.2.2 B 甲板（6 阶H 力矩）
• 5.3.2.3 C 甲板（6 阶H 力矩 ）
• 5.3.2.4 D 甲板（6 阶H 力矩）
• 5.3.2.5 E 甲板（6 阶H 力矩）
• 5.3.2.6 F 甲板（6 阶H 力矩）
• 5.4 压载状态下的强迫响应
• 5.4.1 螺旋桨激振力
• 5.4.1.1 4 叶螺旋桨激振力
• 5.4.1.2 5 叶螺旋桨激振力
• 5.4.2 主机激振力（6 阶 H 力矩）
• 5.4.2.1 A 甲板（6 阶 H 力矩）
• 5.4.2.2 B 甲板（6 阶 H 力矩）
• 5.4.2.3 C 甲板（6 阶 H 力矩）
• 5.4.2.4 D 甲板（6 阶 H 力矩）
• 5.4.2.5 E 甲板（6 阶 H 力矩）
• 5.4.2.6 F 甲板（6 阶 H 力矩）
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录