船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法
船舶试验典型振动问题的控制方法
V ol 38No.Z1Apr.2018噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第38卷第Z1期2018年4月文章编号：1006-1355(2018)Z1-0278-05船舶试验典型振动问题的控制方法付佳，徐智言，盛利贤（上海外高桥造船有限公司，上海200137）摘要：由于某超大型液化气船在船舶试航期间出现明显振动问题，为了保证船舶顺利交付，急需在有限时间内提出经济有效的振动控制方案。
通过应用有限元软件对局部振动结构进行模态分析，将计算结果与激励频率范围进行对比，并结合试航试验结果，找出引起局部振动的主要激励源。
采用避开结构固有频率的方法，结合修改时间与优化成本，最终提出经济有效的结构优化方案。
通过再次试航试验，结果表明修改后的结构振动响应有显著减少，验证了优化方案的有效性。
关键词：振动与波；船舶振动；模态分析；振动控制；实船试验中图分类号：U661.44文献标志码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2018.Z1.058The Control Methods for the Typical Vibration Problems inShip TrialFU Jia ,XU Zhiyan ,SHENG Lixian（Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co.Ltd.,Shanghai 200137,China ）Abstract There are some vibration problems of the very large liquefied petroleum gas carrier during the sea trials.In order to ensure the delivery of ship,an economical and effective plan for vibration control is needed to be presented urgently.In this paper,the finite element method is used to analyze the mode of local paring the calculated results with the range of excitation frequency and the data of ship trial,the main excitation source that causes the local vibration are found.By using the method of avoiding the natural frequency of the structure as well as considering the modification time and optimal cost,the economical and effective plans are presented.In the second ship trial,the results show that the vibration response is reduced obviously after modification and the feasibility of this plan is verified.Keywords :vibration and wave;ship vibration;modal analysis;ship trial船舶在运营过程中，会受到外界激励力的影响产生不同程度的振动，当振动过于剧烈时，会对船体结构、设备仪器以及船上人员的舒适性带来损伤。
海洋平台主机舱振动建模仿真分析及试验研究
海洋平台主机舱振动建模仿真分析及试验研究
李慧;殷学文;吴文伟;刘媛慧
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】为了优化结构整体减振性能,以某海洋平台主机舱为研究对象,利用典型运行工况下平台的振动试验实测数据对主机舱柴发机组引起的结构振动传递进行仿真分析,建立不同的主机舱振动计算模型,比较不同边界条件、不同隔振器刚度对计算结果的影响,提出适用于工程实用的较为精确的主机舱整体有限元仿真模型。
通过计算推进器40%功率状态和航行状态2种典型运行工况下主机激励经由机脚、隔振器传递到平台基座的振动传递,并与实船测试结果进行比较,验证了有限元分析模型的合理性和精确性,计算结果可靠,具有较高的工程价值,为后续海洋平台主机舱隔振优化设计提供参考。
【总页数】6页(P74-79)
【作者】李慧;殷学文;吴文伟;刘媛慧
【作者单位】中国船舶科学研究中心、船舶振动噪声重点实验室、深海技术科学太湖实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44
【相关文献】
1.半主动控制方法对海洋平台结构振动控制效果的数值模拟及试验对比研究
2.海洋平台上层建筑振动传递仿真及试验研究
3.海洋平台结构SMA阻尼隔振振动台试验与分析
4.不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台冰激振动试验研究
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海洋立管的涡激振动模型预测方法
海洋立管的涡激振动模型预测方法海洋立管的涡激振动是指在海水流动下，立管表面附近形成的涡流引起立管产生振动的过程。
这种振动会对海洋工程设施的稳定性和寿命产生重要的影响。
为了预测和评估海洋立管的涡激振动，可以使用多种数值模拟方法，其中包括CFD方法、子结构方法和模型试验方法等。
1.CFD方法：计算流体力学（CFD）方法是一种基于数值求解流体力学方程的计算方法。
对于涡激振动问题，可以使用CFD方法模拟流体流动并预测立管的振动响应。
CFD方法的优点在于可以考虑复杂的流动场和立管的几何形状，可以提供详细的流场信息和振动特性。
然而，CFD方法需要大量的计算资源和较长的计算时间，并且对参数的设定和模型的准确性有一定要求。
2.子结构方法：子结构方法是将立管分解为多个小的部分，然后对每个部分进行振动分析的方法。
该方法可以减小计算的复杂性，并将问题简化为多个子问题的求解。
子结构方法可以在不同的涡流条件下对立管的振动特性进行预测，并可以考虑不同部位的结构响应差异。
然而，子结构方法忽略了整体流场和结构之间的相互作用，可能会导致结果的不准确。
3.模型试验方法：模型试验是通过建立立管的物理模型，进行涡激振动实验，并测量振动响应和流场信息。
模型试验方法可以提供直观的实验结果，并可以考虑实际中不可预测的因素。
模型试验方法的缺点是成本高昂，需要大量的实验设备和时间。
此外，模型试验结果的适用性可能受到尺寸效应和相关性的限制。
综上所述，预测海洋立管的涡激振动模型可以使用CFD方法、子结构方法和模型试验方法等。
这些方法各有优劣，研究人员可以根据具体的需求和限制选择合适的方法或将它们结合起来使用，以便更好地预测和评估海洋立管的振动特性。
基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计
基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计李彤;洪明;周力【摘要】针对船舶舱室甲板的结构振动特点,结合有关船舶舱室的甲板结构振动标准文件,运用于虚拟仪器环境软件LabVIEW系统,开发针对船舶舱室的甲板结构振动虚拟测量分析及评价系统.通过对实船舱室甲板的振动测试,对比分析该系统结果与传统模拟振动测试分析仪VA-10的测试结果,认为该虚拟测试系统具有较好的可靠性和较高的精度,能较好满足工程测试的需要.在此系统基础上可以扩展进行船舶结构的运行模态分析功能的搭建,成为航行振动评价及有害振动诊断的工具.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2009(004)002【总页数】6页(P42-47)【关键词】结构振动测试;虚拟仪器;LabVIEW;振动信号分析处理【作者】李彤;洪明;周力【作者单位】大连理工大学船舶工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】U663.6随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，以及这些技术在测量领域的应用，测量仪器依次出现了数字化仪器、智能化仪器和虚拟仪器。
虚拟仪器是计算机技术和测控技术相结合的产物，它一般由信号调制设备、数据采集设备以及基于PC机的虚拟仪器软件构成。
虚拟仪器可由用户按自己的实际要求自行定义和设计，而且可以根据实际需要添加、修改各项功能，使用起来非常灵活。
虚拟仪器的功能主要由软件实现，不仅能执行传统仪器的功能，还能执行传统仪器无法实现的许多功能。
此外，虚拟仪器与传统仪器相比，避免了传统仪器将测试功能固化在硬件中无法修改的弊病，从而使其通用性、可修改性和可移植性有了很大改善，同时在成本上比传统仪器降低了许多。
目前在这一领域内，LabVIEW是使用较为广泛的计算机开发工具。
本文首先介绍虚拟仪器及其系统的构成、软件开发平台以及虚拟仪器的应用，然后介绍系统的整体设计和实现。
船舶结构有限元建模与分析02
[将火箭处理成壳单元和梁单元模型]
3、
●
火箭——壳结构的例子
再近一点眺望火箭
再近一点眺望火箭，则从火箭本身到助推发动机结构的细节处都可以看得到。 例如，壳体部分和助推发动机的连接部分因为是容易发生应力集中的部位，需要 充分进行校核。 象壳体与助推发动机那样的连接部分，为了评价局部区域的3维应力状态用局部 放大的方法就很方便。
3、
●
火箭——壳结构的例子
火箭的模型化
横风吹向发射以后的火箭，火箭就边控制方向边向着目的地飞去。我们称这为姿 态控制。 姿态控制中的火箭，受到很大的弯曲载荷的作用。 这里，为了分析受到横风作用的火箭的强度，来讨论一下CAE分析所用的模型的 Description of the 转换过程。 company’s sub contents 象以前所做的一样，结合分析目的，试试变换眺望火箭的位置。 (1)、从远处来眺望火箭，则是在看到整个火箭而进行简略的模型化处理时的情况。 (2)、在近处来眺望火箭，则是在进行局部的详细的模型化处理时的情况。
[将电车用板单元形成的模型]
2、
●
电车——板架结构的例子
从近处眺望电车
一般来说，具有开口的结构，它的角上要产生应力集中。 象电车这种情况，在设计的时候也应该充分注意这种应力集中的现象。 这时如果使用板单元将结构进行模型化的话就能掌握应力集中的现象。
开口的角落部分，因为是应力急剧变化的地方，这些地方要用相当小的板单元来 模拟，这一点很重要。
●
再走近点眺望铁塔
在把接头周围的强度作为分析目的时，要将铁塔的接头构件以及与接头连接的构 件切出来，并且把这些构件用小块的板状有限单元模型（把它称为板单元）来处 理，再把它们集合起来形成一个结构模型。
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。
船舶与海洋工程ANSYS有限元分析——建模过程中设备的模拟及重心的调整
8. 施加质量单元、调密度
8.2 施加质量单元
• 船上设备我们一般采用MASS21单元模拟，该质量单元是具有6 个自由度的点单元。
• 模拟设备的方式：MASS21单元 + 刚性梁
• 有必要说，刚性梁即属性设置中，刚度极大，密度极小的梁单 元（虚构件），从而保证了添加刚性梁不增加船体质量而又能 够使设备重量重心与实船上的布置一致！
8. 施加质量单元、调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
假定实船重量为M，重心位置为（X，0，Z）;模型重量为m， 重心位置为（x，0，z）。 ① 调整垂向坐标
调整垂向坐标，即z坐标，把整船分为上中下三部分，如上图 所示。
8. 施加质量单元、调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
③ 全船均匀分配质量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于之前在垂向和纵向质量分布比较均匀，此处可以采取如下处 理方式，得到结果：
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标 将上部分分为6部分，如下图所示。各个部分分得的质量如下表 所示。
左
中
右
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
② 调整纵向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
② 调整纵向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
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。
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船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法
摘要：随着现代化科学技术的迅猛发展，各行业都步入了一个全新且迅速的发展阶段，尤其是对于海洋领域的探索与征服。
自改革开放以来，我国在船舶的研究和技术的革新等方面都已经有了全面的发展，并经过多年来的努力已经取得了非常大的进步，这对于推动我国海洋技术的发展来说是具有极大意义。
本文将在海洋工程的研究基础上，对设备的合理运行进行了深入性研究，在设备应用建模上进行了相应的探讨。
关键词：船舶和海洋工程；建筑模型；技术创新
前言：科技的进步促进了船舶技术的迅速发展，为了能够更好的满足于现代化的发展现状，人们在海洋行业进行了更深入性的探索，进行了进一步的发展与创新。
然而，受外界等各项因素的影响，严重的阻碍了探索的进程。
而随着科学技术的不断发展，人们运用计算机网络系统可以实现人们无法完成的工程。
在海洋探索方面，运用计算机建立建筑模型是新兴的，也是对于进一步探索的重要的关键的一步。
下文中我们将进行进一步的探索。
1目前海洋探索以及船舶技术的模型种类
就目前我国海洋探索以及船舶技术的模型种类进行分析，其中有种模型是以建筑为中心，并进行进一步的具体分析，这种模型的特点是把不同的设备进行不同的分配，使得各个物件都可以得到充分的利用，为了更好的呈现出这种模型，人们大多用具体的图表进行演示。
运用这种形式是为了更好地研究相关的货物以及设备的分布情况，从而方便决策者进一步的进行科学的决策。
运用电子计算机网络系统对于相关的设备结构进行模拟，而模拟的方法是通过网络系统构造出的无数条框架结构结合成相一致的设备，这样可以方便进行更好的模拟，此外，通用的技术还有根据不同的形状大小进行分类，探究各种设备如何能够保持均匀有效的分布，合理进行分配，对于宝贵的空间资源进行充分的合理利用，更好地增加工作效率。
除了相关的抽象的模型之外，有些信息还是需要通过具体的数据表现出来的，这种通过具体的数字表现出来的模型的形式也是有多种分类的。
例如根据不同的信息种类也可以把模型分为以质量为主，以形状为主或者是通过具体的数字反应出准确的信息等多种形式。
但是根据长期的经验来看，上文中所提到的这些常见的模型方式都存在着这样或者那样的问题，所造成最后模拟出来的信息并不是十分准确，一定程度上影响了正常的工作效率。
有时候一个微小的误差都会造成严重的后果，如何解决这些问题成为了现阶段发展研究的重中之重。
2为了解决误差而提出一种新的模型方式以及这种方式的优点
现在新介绍的这种建筑模型的方式，依旧是以计算机电子网络为基础。
都知道进行以上的种种研究，采取多种方法的最终目的都是为了增加船舶在航行过程中的安全系数，使得能够更加安全地航行。
而为了安全航行首先所要考虑到的就是如何减轻船舶在海洋环境下的震动频率。
所谓的这种频率，其摆动的大小是受多种因素共同作用影响，其中，影响最大的就是船舶本身的重量以及船的坚硬程度所决定的。
对于研究同一艘船而言，船本身的重量一定是保持不变的，所要研究的就是如何增加杆的硬度，这样才能更加安全地保持行驶。
而增加坚硬程度也是有多种因素的影响，这是由一个具体的公式推算出来的。
我们要通过这个模型以及公式建立表格，对于表格中所提及的数据进行具体准确的分析，由此来找出
增加船体安全性的方法。
对于相关数据进行具体分析所得出的结论。
在船本身质
量以及其他自身的各方面的条件一致的情况下，要想增加稳定程度就必须考虑到
船杆，这是由多方面因素造成的。
而通过这种建模方式所得到的具体数据，并且
对于这些具体数据的具体分析可以得知，在其他条件不变的情况下，影响船的稳
定性是与船杆的宽度以及坚硬程度所影响的。
只有抓住这两个重点才能更好地对
于船舶的安全运行有一个更加直观的了解与认识。
但是，仅仅有这样的认识还是
远远不够的，还必须充分考虑到其他因素。
虽然运用现行的方法可以在一定程度
上减少误差，但是所得到的结果并不是百分之百准确的。
由于船舶的研究以及航
行的重要性，这就要求相关的从业人员精益求精，坚持实事求是的态度，正视在
研究过程中所遇到的种种问题。
而上文中我们提及的两个影响因素，在实际操作
过程中只需要控制好一个变量即可，不需要两者都进行控制，否则只能物极必反。
坚持科学的原则，增加研究结果的科学性，使得研究的结果更加安全可靠。
但是
在实际应用中通常存在诸多问题，以下我们将进行深入分析。
3对于本文中所提到的建模方法所得到的结果进行具体分析
通过运用相关的公式对于所得出的数据进行一个具体的计算，可以得到相关
的计算结果，通过对于结果的具体分析可以得到一系列关于船舶安全性的问题。
在研究过程中要充分考虑到各种偶然因素的影响以及各种误差。
在对于相关的结
果的研究过程中必须注意运用科学的方法，通过控制变量的方法，通过改变自变
量来观察因变量的数据变化情况，由此可以得出船杆是影响船舶安全的重要因素
之一。
我们得到的具体数据之后必须继续坚持实事求是的态度，进行更加进一步
准确科学分析。
通过相关计算过程我们可以知道，在船自身的条件不变的情况下，随着船体基座的重量以及质量的不断增加，原来的研究方法所得到的数据与本文
中所提到的建模方式说得倒的数据进行分析比较我们可以知道，船体本身重量的
不断增加，原有的方法与现有方法的数据有着很大的差异，而不同的是原来的研
究方法的数据波动十分大，而经过本文的计算方法数据较为稳定，更好地能够方
便进一步的研究，说明本文提到的船身杆的建模方法的准确性更高，更能找到影
响安全性的因素。
而通过对于各种情况下的具体计算结果我们可以知道，就算精
确的模型方法是科学的，但是误差仍然是不可避免地存在，经过以上的种种研究
所得到的结果以及数据有两点需要说明，首先，就是以上种种的数据调查研究所
选取的船杆的横截面积是固定的，一旦要选取其他的横截面积就必须进行相对应
的调整。
此外，就是研究对象的数量问题，由于存在偶然性也要考虑到多种情况
的出现，建议进行多次的准确的实验进行具体分析，以保证所得到的结果更加科
学准确，更加能够保证船舶在日后能够更加安全地在海洋中航行。
4对于建筑模型的计算方法以及计算结果的思考
为了保证船舶行驶的安全，就必须要控制船杆的横截面积以及相关的变量，
以保证船舶本身安全地进行航行，在研究的过程中必须充分重视相关外部条件对
于船本身的影响，以及对于建模过程的误差，因为这些误差一旦不进行重视就会
造成严重的损失，并且这些误差是无法被避免，一定会存在的。
这就要求我们正
视这些细微之处，不放过任何一丝一毫的差别，尽量的减少误差，使得所造成的
损失降低至最少，推动人类对于海洋的不断探索。
结论：
综上，人类对于海洋的探索是一个漫长的过程，需要不断地技术革新，建筑
模型是运用当今互联网技术对于船舶的安全与稳定进行一系列的研究。
虽说本文
对比了原有的建模方法以及新型的方法之间的差别，并不是完全否认原有的方法，
而是可以在不同情况下可以分别使用不同的研究方法。
对于不同质量不同种类的船舶应该有不同的研究方法，这就要求决策者根据实际情况，坚持实事求是的态度，选取适合的方法进行研究，减少误差，使得船舶更加安全稳定地航行在海洋之上。
参考文献：
[1]金咸定.船体振动学[M].上海:上海交通大学出版社,1988.
[2]何力.船舶板架结构动力优化设计方法研究[D].华中科技大学2011.
[3]庞福振，姚熊亮，朱理.船舶结构高阶动力分析的模型简化方法研究[J].船舶力学，2010，14（11）：1263-1275.。