滑行艇尾部结构的模态分析和响应预报.pdf

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1、第33卷第7期2011年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．7Jul．，2011滑行艇尾部结构的模态分析和响应预报周清华，李祥宁，胡要武(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要：针对某滑行艇尾部结构振动问题，建立尾部结构三维有限元模型，应用MSC．Patran／Nastran软件对其进行模态分析和响应预报。其中，采用虚拟质量法模拟流体与结构相互作用来计算附连水质量；运用瞬态响应分析方法计算螺旋桨脉动压力引起的尾部结构振动响应。通过分析获得该艇尾部结构的振动特性，为结构减振设计提供依据。关键词：滑行艇；模态分析

2、；响应预报；附连水质量；脉动压力；瞬态响应中图分类号：U661．44文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)07—0036—04DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2011．07．008VibrationmodeanalysisandresponsepredictionofsternstructureforplaningboatZHOUQing—hua，LIXiang-ning，HUYao-wn(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，China)Abstract：Accor

3、dingtothevibrationphenomenonofsternstructureforaplanningboat，themodeanalysisandresponsepredictionalecarriedoutbythefiniteelementanalysissoftwareMSC．Patran／Nastran．Inordertosimulatetheeffectbetweenfluentandstructure，virtualmassmethodisusedtocalculatethevirtualaddedwatermass，Whilethevibr

4、ationresponseofsternstructurecausedbyscrewpropellerpulsatilepressureiscarriedoutwiththedirecttransientresponseanalysismethod．Allthevibrationmodeandresponsecharacteristicaleobtained，whichsupplythevaluetostructuraldesignforreducinghullvibrationoKeywords：planingboat；modelanalysis；response

5、prediction；virtualaddedwatermass；pulsatilepressure；transientresponse0引言高速船由于自重控制严，结构尺寸小，船体刚度较常规船型弱；同时采用高速机、高速桨，激励幅值较常规船型大，激励频率高，使得高速船的振动问题较常规船更为突出。在航行过程中产生的剧烈振动不但会造成结构损坏，而且会影响到船用设备的正常使用¨一。为此，在设计阶段有必要对高速船的振动响应进行研究。本文以l艘高速滑行艇为例，运用大型结构有限元软件MSC．Patran／Nastran，对其尾部结构进行模态分析和响应预报，分别得到了该艇的局部振动

6、详细信息以及在螺旋桨脉动压力作用下的典型节点处的位移、速度和加速度响应，获得该艇尾部结构的振动特性。l结构振动瞬态响应理论瞬态响应分析(时间一历程分析)在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析心]。结构瞬态响应的动力学方程为：[肘]{越(t)}+[c]{五(t)}+[置]{Ⅳ(1)}={，(t)}。(1)式中：M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；／l(t)为位移矢量；p(f)为激振力矢量。本文采用直接瞬态响应分析方法计算螺旋桨脉动压力的激励所收稿日期：2010—09—22；修回日期：2010一12一13作者简介

7、：周清华(1984一)，男，硕士研究生，助理工程师，主要研究方向为舰船结构设计和强度分析。兰!竺里兰兰·兰!竺竺竺兰!兰兰竺兰竺兰竺竺兰竺兰兰!!：：引起的尾部强迫振动响应，谚方法在节点自由度上直接形成耦台的微分方程井对这些方程进行数值积分。隶出节点处的位移、速度和加速度响应幅值。2虚拟质量法船体振动时．有～部分流体与结构湿表面耦合一起振动，即附连水质量。在船舶总体振动计算中须考虑附连水质量的影响。目前，太多数采用刘易斯图谱法计算附连水质量，但该方法只能考虑前五阶总体垂向振动和水平振动的固有颓率．存在较大误差。滑行艇由于激励频率高，一般不会产生船体低价总振动共振