面向艦船設(shè)備基座隔振的梁板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究.pdf

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1、博士學(xué)位論文面向艦船設(shè)備基座隔振的梁板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究RESEARCHONVIBRATIONCHARACTERISTICSOFBEAMANDPLATECOMBINEDSTRUCTUREFORVIBRATIONISOLATIONOFWARSHIPEQUIPMENTPEDESTAL李嘉興哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年4月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TH113.1學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：621密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)博士學(xué)位論文面向艦船設(shè)備基座隔振的梁板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究博士研究生：李嘉興導(dǎo)師：陳照波教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論所在單位：機(jī)電工程學(xué)院答辯日期：2018年4月授予學(xué)位單位：哈爾濱

2、工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TH113.1U.D.C:621DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONVIBRATIONCHARACTERISTICSOFBEAMANDPLATECOMBINEDSTRUCTUREFORVIBRATIONISOLATIONOFWARSHIPEQUIPMENTPEDESTALCandidate：LiJiaxingSupervisor：Prof.ChenZhaoboAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：Mechan

3、icalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：March,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要艦船運(yùn)行過(guò)程中齒輪箱內(nèi)輪齒之間的撞擊產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲，齒輪箱所產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)齒輪箱基座和艦船殼體向外傳播，引起船體向水下輻射噪聲，通過(guò)齒輪箱基座所傳播的振動(dòng)能量對(duì)艦船聲隱身性能產(chǎn)生重要影響，提高艦船齒輪箱基座的隔振性能是艦船聲隱身設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。艦船齒輪箱基座是由梁和平板組合而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，齒輪箱基

4、座固連在動(dòng)力艙內(nèi)底上，基座腹板與船艙內(nèi)底以及船殼軸板和肋板之間的相互連接形成典型的十字型、T型和L型平板連接結(jié)構(gòu)，為有效隔離齒輪箱的振動(dòng)傳遞到船體上，在基座腹板上鋪設(shè)方鋼和敷設(shè)約束阻尼結(jié)構(gòu)。論文以梁板組合模型研究方鋼對(duì)典型平板連接結(jié)構(gòu)中振動(dòng)能量傳播的影響，可為艦船齒輪箱基座方鋼隔振設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。齒輪箱基座隔振方鋼根據(jù)基座結(jié)構(gòu)形成十字型、T型和L型方鋼連接結(jié)構(gòu)，分析振動(dòng)能量在方鋼連接結(jié)構(gòu)中的傳播特性，為方鋼隔振設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。然而隔振方鋼無(wú)法將齒輪箱基座中的振動(dòng)能量消耗掉，為進(jìn)一步提高基座的隔振性能，在基座腹板上敷設(shè)阻尼結(jié)構(gòu)，可以有效消耗通過(guò)基座的振動(dòng)能量，同時(shí)降低基座本身的振動(dòng)，減小通過(guò)齒

5、輪箱基座向外傳播的振動(dòng)能量，提高艦船聲隱身性能。齒輪箱基座振動(dòng)過(guò)程中，組成基座的平板既有彎曲振動(dòng)又有面內(nèi)振動(dòng)以及兩者的耦合振動(dòng)，因此鋪設(shè)在基座腹板上的隔振方鋼同樣具有這樣的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)形式，腹板的面內(nèi)振動(dòng)引起隔振方鋼的軸向振動(dòng)，因此分析梁軸向振動(dòng)以及橫截面剪切變形和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)梁連接結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量傳播的影響，以及梁橫截面剪切變形和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響隨梁橫截面高度以及激勵(lì)頻率的變化規(guī)律，為方鋼隔振設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。根據(jù)齒輪箱基座振動(dòng)特點(diǎn)，研究面內(nèi)振動(dòng)對(duì)梁板組合結(jié)構(gòu)中振動(dòng)能量傳播的影響，以及面內(nèi)振動(dòng)對(duì)振動(dòng)能量的影響隨著梁與板橫截面幾何尺寸變化規(guī)律，同時(shí)研究梁和板橫截面剪切變形與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)梁板組合結(jié)構(gòu)中振動(dòng)能

6、量傳播的影響，分析了梁鋪設(shè)位置、橫截面尺寸等參數(shù)對(duì)典型梁板組合結(jié)構(gòu)中振動(dòng)能量傳播的阻隔效果，為艦船齒輪箱方鋼隔振設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。研究阻尼在組成艦船殼體和齒輪箱基座梁板結(jié)構(gòu)中的減振效果，可以有效指導(dǎo)齒輪箱基座阻尼隔振方案設(shè)計(jì)，首先分析阻尼梁減振特性，研究約束阻尼鋪設(shè)位置、以及約束阻尼結(jié)構(gòu)材料參數(shù)和幾何尺寸等參數(shù)對(duì)其減振效果的影響，通過(guò)與約束阻尼懸臂梁測(cè)試結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證阻尼梁理論分析結(jié)果及其在實(shí)際結(jié)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文構(gòu)中的應(yīng)用效果。阻尼板是阻尼梁在結(jié)構(gòu)上的擴(kuò)展，分析局部阻尼片鋪設(shè)位置、傾斜角、幾何尺寸以及阻尼材料參數(shù)對(duì)阻尼板減振效果的影響，用來(lái)指導(dǎo)艦船齒輪箱基座阻尼隔振方案設(shè)

7、計(jì)，通過(guò)對(duì)阻尼懸臂板理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證理論分析結(jié)果及其在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用效果。根據(jù)理論分析結(jié)果提出艦船齒輪箱基座方鋼和阻尼隔振方案，并將該方案在齒輪箱基座上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明，齒輪箱基座腹板中部鋪設(shè)隔振方鋼后，實(shí)驗(yàn)臺(tái)加速度測(cè)點(diǎn)幅值比原結(jié)構(gòu)降低4dB以上，基座腹板敷設(shè)阻尼后，加速度測(cè)點(diǎn)幅值比原結(jié)構(gòu)下降9dB以上。將經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的方鋼和阻尼隔振方案應(yīng)用于某型艦船齒輪箱基座，結(jié)果表明，齒輪箱基座