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基于虚拟材料法的金属膜片联轴器振动传递特性分析

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噪声与振动控制 2024年第4期44卷 90-95页

作者：夏兆旺张浩琪张帆杨正奇鞠福瑜王一飞江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 武汉第二船舶设计院热能动力技术重点实验室武汉430000 中国运载火箭技术研究院研发中心北京100076 中船邮轮科技发展有限公司上海200137

在对大型船舶金属联轴器进行振动性能试验时由于试验台架体积大、成本高,导致进行试验十分困难,因此研究高效率和高精度的仿真计算方法具有重要意义。传统精确的数值仿真网格多、效率低,为此采用虚拟材料法对船舶金属联轴器进行数值仿... 详细信息

在对大型船舶金属联轴器进行振动性能试验时由于试验台架体积大、成本高,导致进行试验十分困难,因此研究高效率和高精度的仿真计算方法具有重要意义。传统精确的数值仿真网格多、效率低,为此采用虚拟材料法对船舶金属联轴器进行数值仿真并进行试验验证。首先通过计算和试验得到螺栓的虚拟材料层各参数,然后对大型金属联轴器的所有螺栓连接部位进行简化建模。其次通过该方法得到金属膜片联轴器的刚度特性、模态特性、阻抗特性和振动传递特性,并与传统建模方法的计算效率进行对比。最后搭建联轴器振动性能实验台架进行验证。研究结果表明:采用虚拟材料法的联轴器振动性能仿真效率提高73.9%;四组采用虚拟材料法的联轴器膜片组件刚度与实验测得的联轴器刚度的平均误差为2.61%,与带螺栓模型测得的刚度平均误差为1.15%。金属膜片联轴器前5阶模态频率仿真与试验的平均误差为9.91%,在10~2000 Hz频带,金属膜片联轴器轴向和径向阻抗的仿真与试验的误差分别为1.9和2.8 dB,金属联轴器轴向和径向的振级落差仿真与试验的误差分别为4.69和3.41 dB。试验与仿真结果误差较小,符合工程精度要求,该方法的计算效率和准确性得到验证。

关键词：振动与波金属膜片联轴器有限元分析虚拟材料法机械阻抗

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周期管路系统的振动特性研究

舰船科学技术 2024年第9期46卷 40-45页

作者：刘媛方媛媛王一飞许祥曦夏兆旺船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海201108 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108 江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 中船邮轮科技发展有限公司上海200137

管路系统广泛应用于船舶动力、海洋工程、建筑环境等领域,其振动噪声可能会导致设备的失效与破坏。具有弹性波带隙特征的周期性结构设计可在特定频段内实现波的人为调控,有效降低管路结构的低频振动噪声。将周期结构引入一维管路系统,... 详细信息

管路系统广泛应用于船舶动力、海洋工程、建筑环境等领域,其振动噪声可能会导致设备的失效与破坏。具有弹性波带隙特征的周期性结构设计可在特定频段内实现波的人为调控,有效降低管路结构的低频振动噪声。将周期结构引入一维管路系统,基于布拉格散射和局域共振2种带隙机理,设计具备全频段良好减振性能的周期管路结构。结合传递矩阵法和有限元法,计算了布拉格型管路的能带结构与减振特性。建立引入局域共振单元的周期管路系统有限元模型,计算并分析晶格常数、周期数量、局域振子尺寸等参数对周期管路结构振动特性的影响规律。结果表明,基于声子晶体带隙特性设计的周期管路系统具有优良的减振性能。

关键词：周期结构带隙机理管路系统声子晶体振动特性

船用膜片联轴器的膜片组件简化建模方法及模态试验

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造船技术 2024年第2期52卷 8-12页

作者：崔永健温华兵曹植博陈文聘夏兆旺江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212100 上海船舶设备研究所上海200031

针对船用膜片联轴器的膜片组件螺栓连接的复杂性问题,基于薄层单元法对膜片组件的有限元模型进行简化,提出一种新型简化建模方法——结构分割法。对模型静刚度进行计算,确定结构分割法中结合面单元的弹性模量和泊松比。该方法相较于传... 详细信息

针对船用膜片联轴器的膜片组件螺栓连接的复杂性问题,基于薄层单元法对膜片组件的有限元模型进行简化,提出一种新型简化建模方法——结构分割法。对模型静刚度进行计算,确定结构分割法中结合面单元的弹性模量和泊松比。该方法相较于传统的薄层单元法计算效率更高。将结构分割法模型的模态仿真结果与试验结果进行对比,结果表明,结构分割法模态分析得到的振型与试验测得的前三阶振型吻合较好,固有频率误差均在10%之内,验证简化模型仿真的正确性,可为船用膜片组件结合部动力学快速有效建模提供思路。

关键词：船用膜片联轴器膜片组件建模方法结构分割法薄层单元法模态试验

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内置障碍网络颗粒阻尼器的耗能机理研究

振动与冲击 2023年第15期42卷 199-209页

作者：胡寅昝浩郭有松梅港伟夏兆旺彭子龙江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 常州工邦振控科技有限公司江苏常州213000

传统颗粒阻尼器在振动强度较高的情况下存在能量损耗效率低的缺陷,通过试验发现在颗粒阻尼器中内置三维网络结构(障碍网络)可以改善上述难题。为了探究内置障碍网络对颗粒运动状态及能量损耗的影响机理,采用离散元方法建立内置障碍网络... 详细信息

传统颗粒阻尼器在振动强度较高的情况下存在能量损耗效率低的缺陷,通过试验发现在颗粒阻尼器中内置三维网络结构(障碍网络)可以改善上述难题。为了探究内置障碍网络对颗粒运动状态及能量损耗的影响机理,采用离散元方法建立内置障碍网络的颗粒阻尼器数值模型并开展试验验证,研究振动参数和填充比对有无障碍网络颗粒阻尼器的耗能影响,探讨颗粒阻尼器内部颗粒碰撞及能量损耗空间分布特性。结果表明,在30~160 Hz, 2.5~25.0g振动条件及50%~90%填充比条件下,障碍网络能够改变颗粒群体运动行为以及增强其能量耗散性能;使原本对能量耗散几乎没有贡献的颗粒产生剧烈运动,参与到能量耗散过程;障碍网络使底部空间颗粒群体在一个振动周期内产生倍频的碰撞特性,极大增加能量损耗。

关键词：颗粒阻尼障碍网络损耗因子能量损耗颗粒流态

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发动机缸盖罩结构声辐射特性优化分析

噪声与振动控制 2023年第5期43卷 215-220页

作者：吴天歌张帆杨淇叶锦啸夏兆旺江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 中国运载火箭技术研究院研究发展中心北京100076

发动机是船舶动力系统的重要组成部分,是振动噪声的源头之一,发动机缸内噪声通过缸体和缸盖罩向外辐射。以发动机缸盖罩为研究对象,通过有限元建模分析其模态,并进行试验验证。以缸盖罩结构的表面振速和辐射声功率为目标,采用有限元与... 详细信息

发动机是船舶动力系统的重要组成部分,是振动噪声的源头之一,发动机缸内噪声通过缸体和缸盖罩向外辐射。以发动机缸盖罩为研究对象,通过有限元建模分析其模态,并进行试验验证。以缸盖罩结构的表面振速和辐射声功率为目标,采用有限元与边界元相结合的方法对缸盖罩结构进行声辐射特性优化设计。研究结果表明:通过结构优化设计,在缸盖罩内部两侧添加等腰三角形加强筋,可使得10Hz~4000Hz频段内发动机缸盖罩辐射声功率平均降低2.10dB(A)。研究结果可为发动机缸盖罩结构的设计提供借鉴。

关键词：声学缸盖罩模态分析拓扑优化边界元声辐射

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局域共振型周期管路系统振动特性研究

噪声与振动控制 2023年第2期43卷 86-91页

作者：夏兆旺鞠福瑜卢志伟史德祥江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 武汉第二船舶设计研究所武汉430064 江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院南京211170

管路系统广泛应用于船舶动力设备、空调通风管道等系统中,是振动传递的一个重要途径,控制管路的振动可有效抑制其对振动噪声的传递。声子晶体周期管路结构设计技术能有效减低管路系统的低频振动噪声。以一种局域共振型周期管路为研究对... 详细信息

管路系统广泛应用于船舶动力设备、空调通风管道等系统中,是振动传递的一个重要途径,控制管路的振动可有效抑制其对振动噪声的传递。声子晶体周期管路结构设计技术能有效减低管路系统的低频振动噪声。以一种局域共振型周期管路为研究对象,建立周期管路系统的仿真模型,分析局域振子宽度、外径和材料密度等参数对周期管路减振效果的影响规律,并通过试验进行验证。结果表明:局域振子的宽度和材料密度对管路系统减振效果影响明显,最高可降低7.8 dB;局域振子的外径对管路系统的振级落差影响较小。基于局域共振设计周期管路系统可为管路系统的减振设计提供新的思路。

关键词：振动与波周期结构管路系统局域共振周期管路减振性能

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海洋平台周期桁架结构振动特性研究

噪声与振动控制 2022年第3期42卷 63-67页

作者：夏兆旺曹锐茅凯杰许祥曦江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 中国船舶集团第七一一研究所上海201108 江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院南京211100 船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室上海201108

海洋平台长期处于洋流、台风及地震等恶劣环境中,其减振性能影响到设备运行和人员安全。基于周期导管结构的带隙特性,将海洋平台设计成全周期桁架结构。建立周期桁架结构的有限元分析模型,进行海洋平台周期桁架结构的响应计算,对比了传... 详细信息

海洋平台长期处于洋流、台风及地震等恶劣环境中,其减振性能影响到设备运行和人员安全。基于周期导管结构的带隙特性,将海洋平台设计成全周期桁架结构。建立周期桁架结构的有限元分析模型,进行海洋平台周期桁架结构的响应计算,对比了传统桁架结构与周期桁架结构的响应特性,研究周期桁架的几何结构参数对海洋平台结构减振性能的影响规律。结果表明:海洋平台周期桁架结构的减振性能比传统桁架结构的减振性能提高了4.5 dB,带隙范围内的振动得到了显著降低。因此,在减振设计领域,周期结构在海洋平台桁架结构中具有很好的应用前景。

关键词：振动与波周期结构海洋平台振动控制带隙减振

基于声学黑洞的复合隔声结构声学特性研究及试验

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声学技术 2023年第4期42卷 509-514页

作者：余勇花吴天歌杨淇叶锦啸夏兆旺江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院江苏南京211170

声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)能够实现声波的聚集,通过粘贴阻尼层将其聚集的能量耗散,可有效降低声学黑洞复合结构的振动和声波的传递。针对中低频段噪声,设计了声学黑洞复合隔声结构,建立了其隔声量计算模型。研究了声学黑洞复... 详细信息

声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)能够实现声波的聚集,通过粘贴阻尼层将其聚集的能量耗散,可有效降低声学黑洞复合结构的振动和声波的传递。针对中低频段噪声,设计了声学黑洞复合隔声结构,建立了其隔声量计算模型。研究了声学黑洞复合隔声结构的黑洞数量、黏弹性阻尼层、声学黑洞半径等参数对隔声性能的影响。研究结果表明:在160~1000 Hz频率范围内,ABH能明显增加复合隔声结构的隔声性能,其传递损失在1/3倍频程内增加了1.9 dB。文中的研究结果为复合隔声结构的设计提供了借鉴。

关键词：声学黑洞(ABH) 隔声性能复合隔声结构阻尼层

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基于阻振质量的船舶基座结构减振性能分析

噪声与振动控制 2023年第5期43卷 227-231页

作者：夏兆旺史德祥杨淇曹锐王滢刘义生江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院南京211170 苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215000

船舶动力设备产生的振动主要通过基座结构传递到船体,对基座区域进行减振设计是降低动力设备振动传递的有效措施。针对某型船舶动力设备的基座结构,研究振动波在阻振基座结构中的传递特性,分析阻振阻尼复合基座结构的减振性能。研究结... 详细信息

船舶动力设备产生的振动主要通过基座结构传递到船体,对基座区域进行减振设计是降低动力设备振动传递的有效措施。针对某型船舶动力设备的基座结构,研究振动波在阻振基座结构中的传递特性,分析阻振阻尼复合基座结构的减振性能。研究结果表明:阻振阻尼复合基座结构可有效提高基座结构的减振性能,采取阻振质量的基座输出端加速度振级降低1.2dB,采取阻振阻尼复合基座输出端加速度振级降低4.1dB。研究结果可为基座结构的减振设计提供参考。

关键词：振动与波基座结构动力设备阻尼阻振质量