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船舶结构的振动会导致船舶辐射噪声,由高频振动引起的噪声在传递过程中衰减快,更容易被控制,而低频激励产生的振动噪声波长较长,传递距离远,对舰船的隐身性影响很大。目前,传统的减振降噪措施的作用已经趋于极限,以振动能量为内核参数的研究是对振动传递机理的探索,成为解决振动问题的关键,因此,针对中低频激励下的结构振动能量特征的研究对舰船中低频段的减振降噪具有重要的指导意义。文中基于有限元结合二维功率流的分析方法对耦合板架结构的振动能量特征进行了仿真计算和测试,并分析了不同减振措施对舰船典型基座振动能量传递的影响,并以最小输入功率流为目标函数对结构进行了拓扑优化,主要内容包括:(1)建立了耦合板架结构的有限元模型,进行了耦合板架结构的模态仿真计算和测试,结果表明在20~400 Hz频段内的模态频率误差在可接受范围之内;通过加载中低频激励分析了耦合板架的面内外振动特性。结果表明:面内外振动峰值频率都与固有频率对应,20~400 Hz频段内的中低频激励更容易激起弯曲模态。(2)基于谐响应的计算结果编程分析了耦合板架振动能量输入、分布、转化与传递特性,并对不同影响因素下的耦合板架振动能量特性进行了对比。结果表明:弯曲波是20~400 Hz频段携带振动能量的主要波形,随着频率的增大,纵波与剪切波携带的能量与弯曲波携带的能量之间的差距逐渐缩小,在振动能量计算中不可忽略;在工程上可以通过减小激励力、增加力输入位置处的板厚或者加大阻尼减少结构的输入功率,同时选取合适的设备安装位置,在振动能量传递中间板进行结构改进也是降低振动能量传递的有效措施。(3)对某型舰船的典型基座在中低频激励下的振动能量特性进行了分析,并与敷设约束阻尼层和附加阻振质量后基座的振动能量传递特性进行比较。结果表明:在横剖面板敷设约束阻尼层对减少传递功率流的效果最好,附加阻振质量能有效的降低功率流传递率,并且对325~400 Hz频段内的波形转换影响明显。(4)基于双加速度传感器测量功率流的原理,分别对耦合板架在自由边界及覆盖丁腈橡胶模拟截断边界下的振动功率流进行了测量,发现相比于非固有频率处激励下的功率流,固有频率处激励下的功率流测量结果与仿真计算的结果更加吻合,使用丁腈橡胶黏贴边界模拟截断边界的方法具有一定的效果,主要体现在边界区域功率流回流明显减少。(5)以最小输入功率流为目标函数,基于OptiStruct进行了耦合板架的结构拓扑优化,并分析了不同激励频率下的结构拓扑构型,发现在固有频率激励下的拓扑构型的单元密度之间的分布差别最大;基于优化后的拓扑构型进行结构再设计,发现新设计的结构在降低输入功率流的同时也能减少耦合板架下底板的功率流。