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海洋工程结构舱室减振技术研究

田拓  
【摘要】:海洋工程结构作业于复杂的海洋环境中,为了满足自身生产和人员生活要求,其配备了大量的支撑和辅助系统,而系统运行不可避免的会带来复杂的结构振动和噪声问题。又由于海洋工程结构主要由钢质框架和板壳组成,结构阻尼小,非常不利于衰减各类机械设备运行所产生的振动和噪声能量。随着工业技术的发展以及人们对自身健康的日益重视,海洋工程界对海洋工程结构舱室,特别是有人员长时间工作和生活的舱室的振动和噪声强度指标也提出了越来越高的要求。 为了研究舱室结构的振动和噪声控制,本文首先对典型工况下某自升式平台舱室甲板结构的振动特征进行了实船测试,得到了所测舱室甲板由于机械设备运行所引起的振动特征。针对这种振动特征,本文采用“频率错开”的设计思路,运用铝蜂窝复合夹层板+橡胶减振器组成的浮筑地板结构形式进行隔振设计,达到减振降噪的目的。 作者在总结现有蜂窝板等效简化理论的基础上,针对本文所采用的铝蜂窝复合夹层板,采用Sandwich等效理论和ANSYS有限元软件单元库中的Shell91单元相结合的方式,通过物理实验和仿真计算方法,得到了铝蜂窝复合夹层板芯层的等效结构材料参数。同时通过仿真计算的对比分析,得到等效理论中修正系数的取值对等效结果的影响,而且对于不同的板体结构参数,其影响特性也有着显著的不同,因而在应用此理论时有必要通过试验和计算的方法确定其取值。 基于所确定的铝蜂窝复合夹层板芯层的等效结构材料参数和设计的浮筑地板结构形式,作者建立了浮筑地板结构的仿真计算模型。通过计算分析,得到了针对上层居住舱室甲板振动控制目标谱特征能够达到“频率错开”设计目的的减振器参数,并分析了不同结构参数对这种结构形式减振效能的影响。 针对所做的浮筑地板结构设计和仿真计算结构参数设置,本文建立了相应的物理试验结构,通过居住舱室甲板振动谱特征与板面测点的振动响应对比,验证了设计载荷下该结构具有良好的减振效能,同时说明仿真计算模型的建立具有一定的合理性,能够为结构的优化设计起到积极的引导作用。


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