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船体梁振动的反共振频率配置设计

2021-02-07史英沙

振动与冲击 2021年3期
关键词:振动结构质量

史英沙,黎 胜,2

(1.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室 船舶工程学院,大连 116024;2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240)

反共振是指系统的某个自由度在特定的频率激励下的稳态振动幅值为零[1]。在结构振动的频域响应谱中,峰值为结构的共振频率,而最小值为零时,在频域响应谱中表现为谷值,此时的频率即为反共振频率[2]。结构共振是系统的总体现象,反共振为系统的局部现象,反共振频率不仅取决于系统的质量阵和刚度阵,还取决于激励点和响应点的位置。在工程应用中,结构处于反共振频率时,结构某些部位振动消失,因而对反共振频率的研究有着重要的应用价值[3],但因为共振频率和模态振型本质上决定了线性无阻尼系统的基本动态响应特征。因而,目前对结构振动控制的相关研究多集中于对共振频率计算和控制,而对结构反共振频率的关注相对较少,并且目前反共振概念多应用于对系统的隔振控制设计[4-9]。近年来,对船体总振动的研究较少,马广宗等[10]对一万五千吨干货船设计阶段所进行的减振设计工作进行了详细介绍,李维嘉等[11]从隔振,动力吸振,阻尼减振等被动控制和主动控制方面,阐述了船舶振动控制技术的发展。此外部分学者还考虑了不同方法对船体振动的预测分析[12-17]。

本文针对船体梁模型,提出了一种基于反共振频率配置的船体振动设计方法,该方法基于船舶主机等主要激振力,计算得到了船体振动的反共振频率,并将激励频率设置为反共振频率,使得船体梁的上层建筑或桅杆等重要部位的响应为零,并且在配置的反共振频率下,船体垂向振动响应明显减小。……

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