文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
舰船复杂隔振系统建模及其功率流研究
姓名:吴广明
申请学位级别:博士
专业:机械设计与理论
指导教师:沈荣瀛
20040901
上海交通大学博士学位论文
舰船复杂隔振系统建模及其功率流研究
摘要
舰艇主机及辅机是舰艇主要的振动噪声源强烈的振动和由此引起
的水下辐射噪声不但影响舰艇设备的使用寿命更严重的是影响舰艇的
隐蔽性削弱舰艇战斗力正因如此研究有效的隔振装置越来越引起
相关研究人员的重视隔振系统从早期的单层单方向简单隔振装置
发展到现在的多层多方向复杂隔振系统但是复杂隔振系统的建模
和传输到舰艇船体的振动量级计算方法等还有待解决本论文以十五国
防预研项目舱筏隔振系统振动特性理论分析研究为背景研究复杂
隔振系统建模及其功率流传输特性为下一步水下幅射噪声预报打下理
论基础具有重要的国防意义和实用价值
本论文主要研究基于功率流的复杂隔振理论建模的全部过程即从简
单到复杂的复杂隔振系统的动力学建模理论及功率流理论分析复杂隔
振系统优化方法研究和复杂隔振系统功率流实验研究
对于未考虑弹性的复杂隔振系统即简化的复杂隔振系统其中的各
子系统均认为是刚体本论文称之为多层刚体隔振系统当考虑复杂隔
振系统的弹性时如浮筏隔振系统舱筏隔振系统其将是一种弹性耦
合的振动系统本文称之为复杂弹性耦合隔振系统论文从多层刚体隔
振系统着手研究复杂隔振系统建模及其功率流传递特性多层刚体隔
振系统建模是以多刚体理论为基础其建模思想是将复杂隔振系统的每
I
摘要
一子系统均视为刚体通过推导系统的动能势能及耗散能再利用拉
格朗日方程建立多层刚体隔振系统的动力学方程建模过程明确了多层
刚体隔振系统动力学方程成立的前提条件并改进了原有多层刚体隔振
系统建模理论中对隔振器安装点的处理方法即在推导多层刚体隔振系
统动力学方程时考虑隔振器上下两个安装点而不是原仅仅作为一个安
装点来处理使多层刚体隔振系统建模更加精确论文还进一步推导了
基于多层刚体隔振系统动力学方程的隔振系统功率流传递公式研究了
隔振器刚度隔振器阻尼比和筏体质量参数对隔振系统中功率流传递的
影响
复杂弹性耦合隔振系统的动力学建模及其功率流传递理论的研究是
本论文的重要创新点本论文解决了复杂弹性耦合隔振系统中亟需解决
的弹性筏体和非刚性基础建模的问题作者提出了一种新的子结构建模
方法实现了复杂弹性耦合隔振系统的动力学建模该方法将机组仍视为
刚体用刚体理论进行建模将筏体和非刚性基础视为弹性体用模态
理论建模最后利用子结构间隔振器的力平衡完成总系统动力学方程
的综合对弹性体建模的关键是获得弹性体的模态参数而模态参数可
通过理论建模有限元建模或是实验建模得到为了详细讨论复杂弹性
耦合隔振系统的建模及其功率流传递论文分别对复杂弹性耦合隔振系
统二维和三维的情形作了详细的讨论在二维情况下论文对复杂弹性
耦合隔振系统进行了建模并推导了功率流传递的理论计算公式同时
讨论了隔振器刚度隔振器阻尼比筏体质量参数对隔振系统中功率流
II
上海交通大学博士学位论文
传递的影响在三维情况下论文讨论了三维复杂弹性耦合隔振系统的
建模并推导了其功率流传递的具体表达形式
研究复杂隔振系统的优化设计对选择合适的复杂隔振系统参数
获得最优的隔振效果有重要的指导意义论文在推导复杂弹性耦合隔振
系统功率流灵敏度的基础上利用遗传优化算法的全局寻优特点提出
了一种新的混合遗传算法运用该优化方法算法对一类二维复杂弹性
耦合隔振系统进行了传入基础功率流的参数优化设计计算结果表明
优化后的参数能在同样的外激励满足频率约束响应约束的条件下得
到最小的向基础传递的功率流
在对多层刚体隔振系统和复杂弹性耦合隔振系统建模及功率流理论
研究的基础上论文进一步进行了功率流的实验研究作者设计了一套
实验装置分别模拟复杂隔振系统刚性基础刚性筏体和弹性基础弹性筏
体二种情况运用功率流的实验测试方法分别得到了二种情况下系统的
固有频率及系统功率流传递谱并与理论结果进行比较得到了比较满
意的结果验证了论文提出的理论和方法
关键词复杂隔振系统动力学方程功率流模态刚体弹性筏
体非刚性基础灵敏度混合遗传优化算法实验研究
III
Abstract
STUDY ON THE MODELING AND POWER FLOW OF
COMPLEX VIBRATION ISOLATION SYSTEMS IN SHIPS
ABSTRACT
Primary and auxiliary machines are the main vibration and