摘要：为了克服有限元法和统计能量法在中高频段振动分析的不足,本文采用能量有限元法开展了复合材料层合梁的中高频振动分析。基于一阶剪切变形理论,推导了复合材料层合梁的时间平均和空间平均的能量密度和功率,建立结构的能量密度控制方程。根据功率流的连续性建立耦合节点处的连接矩阵,得到总体能量有限元方程。利用有限元方法求解得到对称层合梁的能量密度分布。与波传播法的对比验证了本文耦合层合梁能量有限元模型的准确性。采用Timoshenko梁模型和Euler梁模型计算不同细长比的层合梁的振动,发现转动惯量和剪切变形效应会对较高频段下的振动响应产生显著的影响。耦合角度的增大会增强不同波形之间的转换。能量有限元法适用于传播波波长小于结构尺寸的频段。

摘要：针对声学黑洞梁结构,引入压电分流阻尼形成声学黑洞压电复合结构,采用半解析法对其振动特性进行分析。首先基于哈密顿原理,采用墨西哥帽状小波作为型函数,利用能量法对声学黑洞悬臂梁的自由振动和受迫振动进行求解,与有限元法结果吻合良好,验证了半解析法的可靠性。然后引入分流阻尼,通过等效介质法将分流阻尼等效为附加材料,利用其局域共振机制,分析了含分流阻尼的声学黑洞梁振动特性,从理论上分析了确定局域共振频率近似方法。压电分流阻尼可以通过调整电感值来使局域共振与结构共振产生耦合,从而使振动响应峰值产生衰减;另一方面适当的阻尼可以使振荡效应消失。针对第一阶共振峰值,设计出的含分流阻尼的声学黑洞梁比传统阻尼层声学黑洞梁的振动有明显衰减,为声学黑洞结构的低频振动控制提供了新的思路。

摘要：构造内六角蜂窝胞元构成的负泊松比超材料,将其作为双层板间的连接结构,基于有限元法和边界元法,对含负泊松比超材料肋板的双层板结构开展了声振分析。分析了内六角蜂窝负泊松比胞元几何特征与力学性能,设计含负泊松比肋板的双层板对其振动进行求解,并分析了胞元填充阻尼对振动的影响,结果表明双层板下面板响应相比上面板有明显衰减。控制结构总质量不变,通过调整负泊松比肋板的宽度与厚度,实现胞元等效模量的变化,进而改变肋板刚度,进行振动和辐射噪声计算。结果表明:与平板连接的双层板相比,含负泊松比肋板的双层板对振动能量有良好的吸收和衰减功能,能更好地降低面板的振动响应与辐射噪声;负泊松比肋板的板厚越小,层间结构的等效模量越低,振动与辐射声功率也越低。

摘要：[目的]为降低船舶延寿不确定性的影响以及未来延寿期间的疲劳风险,采取基于实物期权分析方法的动态维修序列决策。[方法]以高速船舶的局部疲劳为例,在船舶服役前期加强维修,在后期根据延寿要求确定适应性维修决策,以适应未来可能出现的各种延寿可能性。[结果]结果显示,与传统的维修策略相比,实物期权分析下的灵活决策能够减小延寿不确定性的影响,有效降低船舶延寿期间的失效风险。[结论]采用实物期权分析方法制定的序列决策对于未来出现的延寿不确定性具有很强的适应性,可为维修决策提供一种新的思路。

摘要：现代舰船机电设备多采用大型浮筏隔振系统进行动力设备的隔振与冲击隔离。基于多刚体动力学理论,建立复杂空间多刚体系统动力学方程,可以用于浮筏系统方案设计阶段的摇摆、振动与抗冲击计算。首先建立各子系统的动力学方程,再通过各子系统的组装得到整个系统的动力学方程。系统的刚度和阻尼矩阵均可以通过方向余弦矩阵R、迁移变换矩阵T等矩阵之间的基本运算得到,无须矩阵求导和方程线性化。理论推导得到的质量、刚度矩阵和阻尼矩阵与有限元法生成的质量、刚度、阻尼矩阵完全一致,验证本方法建模的准确性。在此基础上,在MATLAB环境下用App Designer开发一款浮筏隔振系统静、动态分析软件,可对浮筏隔振系统的静力、摇摆、振动与抗冲击性能进行快速预报,结果与有限元法计算结果吻合良好。该软件有望解决浮筏隔振系统在初期设计阶段计算周期长且繁琐的难题。

摘要：为使摆锤在冲击砧台过程中,摆锤转轴处不受碰撞冲击作用,对摆锤尺寸进行了优化设计。基于刚体动力学模型,推导了冲击试验机摆锤打击点与打击中心重合的条件、摆锤转轴轴线至打击中心距离的表达式。选取摆锤的若干几何参数作为设计变量,并将多目标、非线性优化设计问题简化为单目标问题,建立了摆锤优化设计的数学模型;利用Matlab优化工具箱对优化设计问题进行了求解,并分析了优化结果的有效性。研究结果对工程设计有一定的指导意义。

摘要：计及流体静压和自由液面的影响,建立有限潜深状态下有限长圆柱壳-声场耦合振动模型,从声固耦合角度出发提出了模态附连水质量概念,进而揭示自由液面对水下圆柱壳振动特性的影响机理,并通过分析结构等效弯曲刚度的变化解释了流体静压的影响机理。研究表明:自由液面的存在将导致结构模态附连水质量减小,致使结构模态频率相应增大;随着潜深的增大,自由液面的影响逐渐减小;在薄壳振动范围内,当潜深大于4倍壳体半径时,自由液面的影响可以忽略,该结论具有普适性,不受壳体长度和半径的影响;计及流体静压将导致结构等效弯曲刚度减小,最终致使结构模态频率相应减小;随着潜深的增大,流体静压的影响程度逐渐增大。为满足工程计算精度要求,当潜深大于18m时,考虑流体静压的影响不可忽略,而当潜深足够大时,结构将面临失稳。

摘要：对设计的一种舌阀密封结构进行接触问题的有限元分析,以验证设计的合理性。采用超弹性接触类问题的有限元求解法,包括模型的简化、橡胶材料参数的确定、接触参数确定和边界条件与载荷的施加,可以直观研究阀门密封结构在外部载荷作用下,发生的变形情况和应力分布,根据分析结果对舌阀密封结构进行优化设计。

摘要：设计了船舶静力学综合实验教学平台,基于该平台可实现船舶静稳性、破舱稳性和搁浅稳性实验教学。以船舶静力学中典型稳性知识点为出发,制造教学模型,布置倾角、加速度、水深传感器,搭建教学辅助软件。学生通过操控设备和软件调整模型至典型稳性状态,结合传感器读数获取水深、姿态和压力等参数,计算出船舶在不同状态下稳性数据,对比计算结果分析不同状态稳性特征,增强对知识的理解运用,提升动手能力和创新实践能力。

摘要：[目的]针对传统的船舶推进轴系确定性振动分析存在安全性与可靠性不足的问题,开展轴系在不确定性激励下的振动响应分析。[方法]采用基于非概率凸模型过程的非随机振动分析方法,以区间上下界的形式描述不确定性激励和振动响应,降低对大量激励样本数据的依赖。与相关文献的计算结果对比,验证所编求解二自由度系统响应边界程序的正确性,并基于在此,探究轴系的不确定振动问题。[结果]当轴系受到螺旋桨[-30 N,30 N]的横向激励力激励时,在轴承处产生了量级约为10-6m的位移响应,表明轴系受到某一区间的激励,则必会产生某一区间的响应。[结论]将基于非概率凸模型过程的非随机振动分析方法应用于船舶推进轴系不确定性振动分析领域,可求得轴系受到不确定性激励时的振动位移响应边界,并可在激励样本较少的情况下为提高轴系系统动态响应预测的稳健性提供有益参考。