江海直达船鞭击振动分析
3500t级浮船坞结构有限元结构强度计算
交
通
科
技
Ｓｅ ｉ１Ｎ ｏ ２４ ｒａ ． ８
Ｎ ｏ． ５ Ｏ ｃ ． Ｏ１ｌ ｔ２
Ｔｒ ｎ ｐ ｒ ａ ｉ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ８ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｃｅ ｃ Ｌ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ
３ ０ 级 浮船 坞 结 构 有 限元 结构 强 度 计算 ５ ０ｔ
３ ２ ４ 舷 外 静 水 压 力 ．．
梁 、 通肋 骨 、 壁 加 强 筋 、 柱 、 架 等 杆 件 结 普 舱 支 桁
构 ， 及 纵 桁 、 框 架 等 强 构 件 的面 板 和 肘 板 的折 以 强
舷外 静水 压力 ， 照吃水 呈梯 度变化 ， 按 按照规
范 ， 考 虑波浪 压力 。 不
浮 箱 甲 板 ， 内坞 墙 壁 处 浮 箱 甲 板 的 干 舷 应 不 小 在
１ １ 结构参 数与 主尺度 ．
３ ０ 级 浮船坞为 箱型单 底整 体式 钢质 浮船 ５ ０ｔ
坞 。顶 甲板 采 用 纵 骨 架 式 ， 距 ０ ５ Ｉ； 全 甲 间 ． ｎ 安 板、 浮箱 甲板 、 浮箱 底 板 等均 采 用 横骨 架 式 ， 距 肋 为 ０ ５ 横 向强 骨架 为 ３ 或 ４档 设 置 。横 向 ． ５ｍ， 档 除设 置水 密横舱 壁 外 ， 在 每一 压 载 水 舱 中设 置 还 １道非水 密支 撑舱壁 ， 以保 证横 向强度 。
行 应力 、 变形 强度评估 ， 坞体结 构 的使 用安 全提 为
供 了保 障 。
１ 浮 船 坞 结 构
最 大排水 体积 （ ＝８ ５ ．）
压 载 舱 总 容 积
１ ８ ． ｌ ２２ １ ８ｒ。 ｆ
ｉ ７ ． ０ ５ ４ ８ ｍ
船舶振动及其管理方面的探讨
船舶振动及其管理方面的探讨船舶振动是指船舶在航行过程中由于海浪、船体结构、引擎和螺旋桨等因素所引起的振动现象。
船舶振动不仅影响船舶的航行性能和安全，还会对船舶设备、船员健康和船上系统产生不良影响，因此船舶振动的管理非常重要。
船舶振动主要分为横向振动、纵向振动和垂向振动。
横向振动是船舶在航行过程中由于海浪的作用导致船体左右摇晃的振动；纵向振动是船舶在航行过程中由于海浪的作用导致船体前后摇晃的振动；垂向振动是船舶在航行过程中由于海浪的作用导致船体上下震动的振动。
船舶振动的管理要针对不同类型的振动采取相应的措施，包括设计优化、结构强化、减振装置的安装和船员的培训等。
船舶振动的管理需要选用合适的管理方法和技术。
目前，常用的船舶振动管理方法包括结构优化设计、降低振动源的噪声和振动、安装减振装置、采取舱室隔离和选择航行路线等。
结构优化设计是通过改变船舶的结构和布局来减少振动的发生；降低振动源的噪声和振动是通过改进船舶设备的设计和维护来降低噪声和振动的发生；安装减振装置是通过在船舶上安装减振装置来减少振动的传递和影响；舱室隔离是通过设计合理的舱室结构来减少振动的传递；选择航行路线是通过选择适合条件的航行路线来减少船舶受到的海浪的影响。
船舶振动管理的目标是减少振动对船舶设备和船员的损伤，提高船舶的航行性能和舒适性。
通过合理的船舶振动管理，可以降低船舶的振动水平，减少船舶的沉降和变形，延长船舶的使用寿命，提高船舶的操作稳定性和安全性，提高船员的工作效率和舒适感。
船舶振动及其管理是一个重要的研究领域。
通过对船舶振动的深入理解和有效管理，可以降低船舶振动对船舶和船员的不良影响，提高船舶的性能和安全性。
希望随着科技的发展和研究的深入，船舶振动管理技术能够不断进步，为船舶的航行和运营提供更好的保障。
船舶振动及其管理方面的探讨
船舶振动及其管理方面的探讨船舶振动是船舶运行中不可避免的现象之一，也是船舶结构安全的重要考虑因素之一。
船舶振动会导致船体和船舶系统的损坏，威胁到船员的安全和船舶航行的安全。
因此，在船舶设计和运营中，管理船舶振动非常重要。
一般来说，船舶振动可分为四类：结构振动、发动机振动、波浪振动和机器设备振动。
船体振动可能会导致沉降、应力集中、疲劳等问题，因此需要在设计阶段就采用抑制措施。
同样，发动机振动可能会使船舶结构受到影响，因此应采取缓冲措施以保护发动机和船舶结构。
波浪振动是因波浪对船体施加的力而产生的振动，这会使船舶产生剧烈的晃动，因此应采取防护措施来减少波浪的影响。
最后，机器设备振动可能会导致机器损坏和船舶结构的疲劳，因此需要采用隔振措施来减少机器设备振动。
船舶振动管理的关键在于采取有效的抑制措施来减少振动对船舶结构的影响。
其中一种方法是采用主动控制技术，例如在船体上安装振动控制装置，对振动进行实时监测，并对其进行调整。
这种技术可以有效的减少振动产生的损害。
但是，这种技术的缺点是成本较高，需要复杂的装置和控制系统。
另一个方法是采用被动隔振技术。
例如在机器上或船体上安装隔振器或缓冲器，这些隔振器或缓冲器可以隔绝振动并减少振动对船舶结构的影响。
被动隔振技术成本较低，并且在一定程度上能够减少振动影响。
因此，在船舶振动管理中，必须根据船舶的具体情况采取相应的措施来减少振动，保护船舶结构和机器设备的安全。
同时，在设计和建造阶段就应该考虑船体振动的问题，采用适当的结构设计和材料来减少振动的影响。
通过综合使用多种技术和方法，可以使船舶振动管理达到最佳效果。
船艏外飘砰击三维仿真研究
科技资讯2017 NO.24SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 程 技 术62科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION外飘砰击是船舶在海上运动时,当波浪冲击船艏外飘区域时,常常会产生很大的脉冲水动力,使船体的加速度发生突变的一种现象。
通常集装箱船、航空母舰等具有较大船艏外飘的船舶,需要考虑外飘砰击带来的威胁[1]。
目前国内有一些研究外飘砰击的文献,比如赵留平利用MSC.Dytran软件研究了船艏外飘砰击[2]。
彭晟等对江海直达船艏部结构进行了入水砰击试验[3]。
1 三维船艏外飘砰击数值仿真江海直达船是一种能够在内河以及沿海两个航区航行的船舶,许多江海直达船使用集装箱船的形式,首部有较大外飘。
以某江海直达船为例子,运用Ls-dyna显示动力分析软件,以1∶1比例取该船船体155#肋位至船艏建立三维船体仿真模型。
该船设计吃水为5.5m。
将模型置于100m×80m×60m的水域以及100m×80m×20m 的空气域中。
流体(水和空气)均采用Gruneisen状态方程,模型则视为刚体。
水和空气采用Euler网格建模,单元使用单点积分的多物质ALE算法;结构模型采用Lagrange网格建模。
结构与流体间采用ALE一般耦合算法,将两者的交界面即船体外壳定义为流固耦合面。
空气域和水域的网格按照中心加密的不等密度网格划分,靠近模型的空气域和水域的网格较密。
空气域和水域的四周采用无反射边界条件。
坐标轴采用右手定则,沿船长方向为x轴,①作者简介:高丽莎(1989,5—),女,汉族,湖北武汉人,研究生,助教,研究方向:船舶与海洋结构物设计制造。
DOI:10.16661/ki.1672-3791.2017.24.062船艏外飘砰击三维仿真研究①高丽莎 周盼(文华学院机械与电气工程学部 湖北武汉 430074)摘 要:砰击是运动着的船体与波浪相互作用而产生的高度非线性现象。
船舶振动设计实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解船舶振动的基本原理和影响因素。
2. 掌握船舶振动测试方法及数据处理技术。
3. 分析船舶振动特性，优化船舶结构设计。
二、实验原理船舶振动是指船舶在航行过程中，由于各种因素（如波浪、风力、发动机等）引起的船体、船舱等结构的振动现象。
船舶振动不仅影响船舶的舒适性和安全性，还可能对船体结构造成损害。
本实验旨在通过振动测试和分析，了解船舶振动特性，为船舶结构设计提供依据。
三、实验仪器与设备1. 振动测试仪：用于测量船体、船舱等结构的振动加速度、速度和位移。
2. 激励器：用于模拟船舶在航行过程中受到的波浪、风力等激励。
3. 数据采集系统：用于采集振动测试仪的信号，并进行实时处理和分析。
4. 船舶模型：用于模拟实际船舶的振动特性。
四、实验步骤1. 搭建实验平台：将船舶模型固定在实验台上，连接振动测试仪、激励器和数据采集系统。
2. 设置实验参数：根据实验要求，设置激励器的频率、幅值等参数，以及振动测试仪的采样频率、采样点数等参数。
3. 进行振动测试：启动激励器，模拟船舶在航行过程中受到的激励，同时采集振动测试仪的信号。
4. 数据处理与分析：将采集到的信号传输到数据采集系统，进行滤波、频谱分析等处理，得到船舶振动特性参数。
5. 优化船舶结构设计：根据振动特性参数，分析船舶结构设计中的不足，提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 振动加速度测试结果：通过振动测试仪采集到的振动加速度信号，可以看出船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动加速度较大，尤其在波浪激励下，振动加速度更为明显。
2. 振动速度测试结果：振动速度测试结果表明，船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动速度也较大，且随频率的增加而增大。
3. 振动位移测试结果：振动位移测试结果表明，船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动位移较大，尤其在波浪激励下，振动位移更为明显。
六、结论1. 本实验验证了船舶振动测试方法的有效性，为船舶结构设计提供了依据。
船舶通海管路系统振动的理论与试验分析
） 与介质的振动方程 式。联合结构的振动方程式 （ ! 式 （ ） ， 我们就得到管路的耦合弹性—声振动的可求 6 解方程组 （#） *0 2$ 1 ’0 1 % ) （#） $ 0 + 5 % ’0 5 % (((
动的） 矢量； — —作用于结构上的广义力 （力和力矩） ； 4 ,— — —广义复刚度矩阵； 0 1— — —广义质量矩阵； 31— （#） — — —已知动刚度频率特性的单元的动刚度 0 1 % 矩阵； 数。
4 1 #4 , ,’4 1 5 由介质内的声压产生的力可以确定如下
图 ! 泵作为声压源的等效图
（ ） ’ （ ） (
4 1 5#
的。
6 68 ,! （ ） # $! %
7 1 5
1
速度 " 可以确定为 #
式中积分是沿结构和介质的整个接触表面-来进行 矩阵 ! 被称为弹性/声学相互作用矩阵
7 $# 6 65 8 , 1
? 5#
— —第* 点相对于坐标轴-、 / 的转 .、 ,， / ,— ,， " " " . 动位移；
* * *
值
’ ’ 7 （ ） （0 （#） ! $ 35） ! 2# $+ 2# 5 ’0 5 % , #$ 公式 （ ） 就是待求的管路内介质的振动的方程 ! $
使用有限元法而得到的管路结构通路强迫振动 的可解方程组具有形式 （#） ） （ ） （0 ! + 1 2# 31 ’0 1 % ,#4 , 式中 + — —有限元连接点的广义位移 （直线的和转 ,—
［ ］ ! 介质、 负载和管道处理措施等部分组成 。在管路
系统中， 噪声和振动主要由于机械 （泵和附件） 和流 体振动引起。当管内介质流动时， 振动沿管路传播 到舷外， 还在管路支撑基座结构中传播。此时振动 能量的传播沿管壁 （结构通路） 和沿工作介质 （液体
船舶与海洋工程结构振动研究综述
船舶与海洋工程结构振动研究综述说到船舶，大家肯定会想起它们在大海上的自由航行，浪花翻滚，风帆凌空。
可是你知道吗？这些漂亮的船只，实际上可不是一直都那么“安稳”。
它们在海上航行的时候，时不时会碰到一些“麻烦”，这些麻烦不是什么海盗，也不是暴风雨，而是那种看不见摸不着的东西——振动。
没错，就是振动。
这个听起来有点抽象，但它可是海洋工程中非常重要的问题。
大家听着，它跟船舶的安全、稳定性、舒适性都息息相关。
今天咱们就来聊聊船舶与海洋工程结构的振动问题，看看它们到底是怎么回事，为什么这么重要，为什么它们是那么难搞的。
你想啊，船舶在海上航行的时候，海浪就是它的“亲密接触者”，不管是轻轻拍打，还是汹涌澎湃，都会对船体产生不同程度的影响。
大家试想一下，如果你在海上航行，突然来一阵巨浪，船体剧烈晃动，那种晃动感绝对会让你吓一跳，甚至可能直接让你心跳加速。
船体的振动，不仅让人心里发毛，还可能影响到船员和乘客的舒适性。
更严重的，长期的振动可能还会损害船体的结构，甚至影响船舶的航行性能。
是不是听着就有点毛骨悚然了？振动其实不是偶然发生的事，它可有很多“来头”。
比如说船舶的自身结构，船体设计得不够合理，材料的选择不对，甚至船体本身的重量分布不均，都可能是振动的“源头”。
这些问题就像是船舶的“软肋”，它一旦“中招”，就会在海浪的“调皮捣蛋”下，暴露出它的短板。
所以啊，船舶的振动研究，首先就是要从船体结构入手，看看它能不能抗得住这些“颠簸”。
再不济，研究人员还得通过一些技术手段，比如减震装置、优化设计等，尽量让船体减少振动的影响，保护船员的安全，保证航行的平稳。
但是，振动这个东西，一点儿也不简单。
你以为船体结构的问题就解决了？大错特错！海洋环境可不是人类能轻易控制的。
要知道，海浪的形态、风速、气压等各种因素，每时每刻都在发生变化，根本没有规律可言。
研究人员就像是在和大海“斗智斗勇”，要想找出所有可能导致船舶振动的因素，简直像是大海捞针。
基于弯扭组合的江海直达船舶波激振动模型试验研究
基于弯扭组合的江海直达船舶波激振动模型试验研究王一雯;吴卫国;刘正国;林熙;郭国虎【摘要】对于江海直达船此类大开口宽扁船的极限强度与疲劳分析中,垂向与扭转方向波激振动影响不容忽视;由于此类船舶既在长江河道航行又在沿海航行,且海况变化范围较大,船体梁的自振频率与遭遇频率及其倍频极易重合从而导致共振.目前该领域国内外开展的波激振动垂向弯矩方面的研究较多,大开口船舶扭转振动却并未有太多的进展,处于斜浪下的大开口船弯扭组合波激振动试验研究极为缺乏;考虑流体特性与结构动力特性相似情况下,开展了一系列分段梁模型的波浪载荷试验研究.通过一类U型测量梁对垂向与扭转刚度进行模拟满足固有频率特性相似,分析了不同航速对高低频成分的影响;探究江海直达船压载装载条件下的高低频垂向波浪载荷响应以及扭转波激振动响应特性,对理论计算及规范修正提供参考依据.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】8页(P193-200)【关键词】波激振动;分段模型;扭矩;江海直达船【作者】王一雯;吴卫国;刘正国;林熙;郭国虎【作者单位】武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U661.4随着长江黄金水道的大力开发，具有节能环保货损低等诸多优点的江海节能示范船，其设计制造供不应求。
而对于江海直达这类宽扁型船而言，既在江段航线又在沿海航行，波浪载荷变化较大，较低的自振频率在复杂海况下极易引起垂弯以及扭转的共振现象，此类稳定不衰减的高频振动响应即为波激振动。
与瞬态砰击载荷引起的颤振不同的是，此类稳态波激振动响应引起船体结构遭受持续的疲劳载荷影响，对船舶的结构安全性极为不利。
须对此类复杂非线性水动力载荷及其响应引起足够的重视[1]。
目前，针对船体结构波激振动的研究大都集中在垂向波激振动现象，就一般散货船而言，垂向弯矩的量值要远大于扭矩和横向弯矩。
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解耦 可 以得 到单 自由度 系统 运动 方程 ：
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江海直达船 船型宽 大 ， 吃水较 浅 ， 在恶 劣海况 中航行 时 ， 由于首部船底 出水 和上浪 等原 因 ， 会在 船 首尾底 部及外飘 等 区域发 生砰击现 象 。严 重 的 砰 击可 能会 使 海 洋 结构 物 遭 受 巨大 的 流 体 作 用 力 ， 而 出现严 重变形 或 失效 ， 船 舶 而言 ， 方 从 对 一
总 第 ２８期 ４
２１ ０ １年 第 ５期
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Ｓｅ ｉ ｌＮ ０ ４ ｒ ａ ．２ ８ ＮＯ． ５ Ｏｅ ． ０１ ｔ２ １
江 海 直 达 船 鞭 击 振 动 分 析
袁 罡 吴 卫 国 林 永水
Ｘ Ｌｉ ｚ Ｓｈｅ ｅ ｎ ｈｉ ｎｗ ｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＴｒ ｎ ｐ ｒａ ｉ ｎ Ｓ ｈ ｏ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ，Ｗ ｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ３，Ｃｈ ｎ ） ｏ ｏ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｏ ｙ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｎ４ ０ ６ ｉａ
砰 击载 荷产生 了足够 的动力 ， 个 船体 梁 会 产生 整
垂 向、 向和纵 向振动 以及 扭转 ， 者这些振 动 的 横 或
组合， 这些 都依据 船 体具 体部 分 受 到 的影 响而 决 定 。一般 而言 ， 种 船体 整体 振 动被 Hale Waihona Puke 义 为鞭 击 这振 动 。
式 中 ： 、 Ｋ 分别 为质 量 矩 阵 、 尼 矩 阵 和刚 度 Ｍ Ｃ、 阻 矩阵 ； 、 “分别为节点 加 速度 向量 、 点 速度 向 五 、 节
动相关 参数进 行研 究 ， 于江 海 直 达船 的设计 具 对
有重 大的意义 。
砰 击载荷是 船体与水 相互碰 撞而产 生 的瞬态 动力 ， 一种瞬 态载荷 ， 以用 瞬态动力 学 的理 论 是 可
进 行 求 解 ［ ， 中 仅 对 首 部 砰 击 引 起 的 鞭 击 振 动 ２ 文 ］
（ 汉理工大学交通学院 武 武汉 ４０ ６ ） ３ ０ ３
摘
要
对 江海 直 达 船 首部 砰 击 引 起 的 鞭 击 振 动 进行 了 仿 真 分 析 ， 用 瞬 态 动 力 学 模 态 分 析 法 ， 采
计 算过 程 中 考 虑 附连 水 的作 用 。分 析 参 数 有 砰 击 压力 峰 值 和 连 续 砰 击 次 数 ， 比分 析 仿 真 结 果 ， 对 得 出不 同压力 峰 值 和 连续 砰 击 次 数 的 影 响 规律 。 关键 词 江 海直 达 船 首 部 砰 击 鞭 击 振 动 模 态 分 析 法 连 续 砰 击
面， 砰击会使 冲击区 域承受 巨大 的脉 冲压 力 ， 部 局
结 构 可 能 发 生 严 重 变 形 甚 至 破 坏 ； ～ 方 面 ， 果 另 如
响应 的垂 向振动进行研 究 。 １ 瞬态 动力学基本理 论
瞬态动力 学运动方 程的矩 阵形 式如下 ：
； ＋ ＋ 硒 ｌ＝ Ｆ（） （） １
鞭击振 动一般 都 引起 低频 （ 要是 一 阶 自然 主 频率 ） 船体梁 弯矩 。轻 则会 影 响船 员 的工 作 和生 活环境 ， 影响航行 操作 ， 重则 导致船 上设备 不能正 常工作甚 至失效 ， 缩短船舶 寿命 ， 生航行 安全 隐 产
量和节点位移 向量 ； 为－ 载荷 。 Ｆ（） 夕 卜
ａ ｏ ｄ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ，ｆｎ ｌｙ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ａ ｃ ａ ｉ ｅ ｕ ｔ ． ｎｄ ｌ ａ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｉ ａ ｌ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ｆｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｃ ｌ ｕｌｔｏｎ ｒ ｓ ｌｓ
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ａ ｉ ｏ ｋ； ｓｒ ｃ ｕ ｅ；ｌ ｎｇ ｔ ｄｉ ｌｓ ｒ ｎ ｈ；ｆｎ ｔ ｌ ｍ ｅ ｅ ｈ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆｏ ｔｎｇ ｄ ｃ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｉｕ ｎａ ｔ ｅ ｇｔ ｉ ｉｅ ｅｅ ｎｔｍ ｔ ｏｄ
ｏ ｘｔ ｅ ｅｃ ｎｄ ｔｏ ， ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｎｇ ｔ ｅａ ｅ ｔ ｎ ｒ ｓ ｔ ａ ｒｇａ ｅ ｔ ｅ ｈｏ ｆ ｂ ｎ ｒ ｆｅ ｒ ｍ ｏ ｉｉ ｎｓ ｎ ｃ ｏ ｄｉ ｏ ｒ ｌｔ ｄ ｓ ａ ｄａ ｄ ， ｈｅ ｐ ｐｅ ｖ ｈｅ ｍ ｔ ｄｓ ｏ ｏｕ ｄａ ｙ
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｈｅｆｎ ｔ ｌｍ ｅ ｏ ｅ ｆ３ ０ 一 ｏ ｌ ａ ｉ ｏ ｋ ｈａ ｅ ｄ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｈｉ ａ ｅ ，ｔ ｉ ｉｅｅ ｅ ｎｔｍ ｄ ｌｏ ５ ０ ｔ ｎ ｆｏ ｔｎｇ ｄ ｃ ｓｂｅ ｎ ｍａ ｅ ｉ ｈｒ ｅｋｉ ｄ
２１ ０ １年第 ５ 期
袁 罡 等 ：江海 直达 船 鞭 击 振 动 分 析
３ 模 态 分 析
ｒｆ ｎ ＋ ｋ — Ｐｆ ￡ ｆ （） （） ４
将物理 坐标转换成 模态坐 标 ， 有 ： 则
Ｕ＝ （） ２
不计人 阻尼项 ， 则基本 运 动方程 变成 ：
： Ｋｕ ＝ Ｐ（ ） ＋ ￡ （） ３
患， 严重者 可能导致 船体结构 的破坏 ， 危及船 舶安
全 。 此 ， 江 海直 达船 首 部 砰击 引起 的鞭 击 振 因 对
收 稿 日期 ：０ １０—２ ２ １－６１