【摘 要】
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船舶振动性能研究是船舶结构设计和安全性能评估的重要因素,通过研究船体的振动性能可获取船舶结构的动态响应规律及特征,评估船舶的结构强度和稳定性。本文为准确获取某科考船的振动响应,采用实船试验和数值模拟相互印证的方法,在综合考虑主机和螺旋桨激振力的共同作用下对该船进行瞬态响应分析,并依据实测数据对模型附连水质量、弹簧约束、结构阻尼等有限元参数进行修正。首先开展实船出海振动测试。在正常航行状态下采用东华
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船舶振动性能研究是船舶结构设计和安全性能评估的重要因素,通过研究船体的振动性能可获取船舶结构的动态响应规律及特征,评估船舶的结构强度和稳定性。本文为准确获取某科考船的振动响应,采用实船试验和数值模拟相互印证的方法,在综合考虑主机和螺旋桨激振力的共同作用下对该船进行瞬态响应分析,并依据实测数据对模型附连水质量、弹簧约束、结构阻尼等有限元参数进行修正。首先开展实船出海振动测试。在正常航行状态下采用东华DH5902数据采集与分析系统及加速度传感器对科考船进行振动加速度数据采集,采集范围为船艏、船舯、船尾及机舱的八个不同位置的测点,并对所测数据进行分析与整理。然后,利用MSC.Patran软件建立该科考船的三维有限元模型,采用质量点的方式将船上质量加载与附连水质量施加于船体相应位置并进行全船固有特性分析,然后在螺旋桨脉动压力、轴承力及主机等主要激励的作用下选取与实测位置一致的八个节点进行瞬态响应计算,并将数值计算结果与实测数据进行比对,找出误差。其次,分析附连水质量、结构阻尼及垂向约束等模型参数对船体振动的影响规律。经研究表明,结构阻尼对船体的振动影响很小,在瞬态响应分析时可以不考虑结构阻尼的作用;而附连水质量和垂向约束的变化均会改变船体的振幅大小及振动频率,其中对振幅的影响较为明显,对振动频率的影响仅发生在低频区域。最后,基于实测数据对该模型参数进行修正。根据实船整体振动模态调节附连水质量的大小,在模态位移大的位置增大附连水质量,在模态位移小的位置减小附连水质量,最大修正幅度为20%;结构阻尼按照德国劳氏（GL）所提供的一种阻尼假设且通过多种数值假设试算最终确定为0.03;因垂向约束对船体的振动响应影响较大,且该船的激振力多集中在垂向方向,故增加船体的垂向约束设置,尤其于振动偏大的船艏处。经对比分析,修正后的数值模型计算结果与实测结果误差在17%以内,与实际振动响应达到了最大程度的拟合,可利用该模型对科考船作振动预报,预测其在不同工况下的振动响应。
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