浮筏隔振系统优化设计与隔振特性研究

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舰船上的动力设备在运行过程中会产生不良振动,且通过基座传递至船体引起结构辐射噪声,严重降低舰船的隐身性能和作战性能。浮筏隔振系统是目前广泛应用于舰艇的一种隔振装置,其可以有效降低舰船机械振动的传递,因此对浮筏隔振系统进行结构优化设计,提高其隔振性能是目前舰船隔振领域重要的研究方向之一。本文首先建立了单层隔振系统和双层隔振系统模型,推导功率流与阻尼耗能之间的关系,从功率流角度分析两种隔振系统的振动传递特性。接下来根据动力设备的参数和筏体设计要求选取合适的筏体形式以及隔振器的型号,初步设计了浮筏隔振系统。之后建立浮筏隔振系统有限元模型并进行强度校核,分析了浮筏隔振系统在不同航行状态下隔振器的变形量以及结构的应力水平;接着进行模态分析,计算浮筏筏体和浮筏隔振系统的固有频率,分析设备在正常工作时是否会引起共振。最后对浮筏隔振系统进行抗冲击校核,得到标准冲击环境下结构的最大应力和隔振器的最大变形量。结果表明,设计的浮筏隔振系统具有优良的隔振和抗冲效果。然后对浮筏隔振系统进行谐响应分析,获得节点处的动力响应,运用功率流理论绘制功率流传递曲线图,探讨了浮筏隔振系统内部功率流的传递与分布。采用功率流作为隔振评价指标,并分析了隔振器参数以及筏体结构参数对浮筏隔振效果的影响。为浮筏隔振系统优化设计提供理论依据。最后对浮筏隔振系统进行优化设计,基于MATLAB编写算法程序,基于ANSYS进行动力响应计算,二者联合对隔振器以及筏体结构进行动力优化,在满足整个浮筏隔振系统的能量耗散不衰减的前提下使传递到基础的功率流最小。仿真结果表明,优化后的浮筏隔振系统隔振效果有着明显的提升。本文的优化方法可为实际工程优化设计提供技术支持。
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