基于有限元仿真的隔振通舱管件设计

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第３５卷第１２期
２０１３年１２月
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ１．３５，Ｎｏ．１２
Ｄｅｅ．，２０１３
ＳＨＩＰＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
基于有限元仿真的隔振通舱管件设计
沈正帆，吴声敏，张瑶，周志杰
统外传递。
关键词：液压；通舱管件；隔振；有限元
中图分类号：Ｕ６６５．２６文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２— ７６４９（２０ｌ３）１２—００７３— ０５ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２— ７６４９．２０１３．１２．０１６
０引言
随着船舶液压系统的发展，液路处使用挠性接管取得一定
（ＣｈｉｎａＳｈｉｐＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＤｅｓｉｇｎＣｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ４３００６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｌｙｋｉｎｄｏｆｐｉｐｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐｉｅｃｅｗｉｔｈｄａｍｐｉｎｇｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｄｉｓｂｅｎｅｉｆｔｐｉｐｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｉｌｓｙｓｔｅｍ．ＦＥＭｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｉｅｄｏｕｔｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎ，ｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｂａｓｅｄｏｎｅｘｐｌｉｃｉｔｄｙｎａｍｉｃｓｔｈｅｏｒｙ．ＩｔＳｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｓｏｂｖｉｏｕｓｗｈｅｎｐｉｐｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐｉｅｃｅｗｉｔｈｄａｍｐｉｎｇｉｓｅｑｕｉｐｐｅｄ，ｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅｓａｍｅｎｏｄｅｄｒｏｐｆｒｏｍ１０ｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆ６ｔｏ１０ｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆ４，ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｗａｓ
（中国舰船研究设计中心，湖北武汉４３００６４）
摘要：为了控制船舶液压系统的振动向系统外传递，设计具有减振功能的通舱管件。同时为了验证该通
舱管件的隔振效果，对其进行有限元建模，并进行基于显式动力学计算方法的数值仿真试验。数值仿真的结果表明，所设计的通舱管件具有良好的隔振效果，在相同的冲击载荷作用下，相对于原直接焊接在舱壁上的通舱管件，舱壁上同一节点处的振动加速度级由１０ｍ／ｓ下降到了１０ｍ／ｓ。，新型通舱管件可有效地减小液压系统振动向系
ｐｒｅｖｅｎｔｅｄｆｒｏｍｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｏｕｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
ｈｙｄｒａｕｌｉｃ；ｐｉｐｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐｉｅｃｅ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ＦＥＭ
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｐｉｐｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐｉｅｃｅｗｉｔｈｄａｍｐｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＦＥＭ
ＳＨＥＮＺｈｅｎｇ — ｆａｎ，ＷＵＳｈｅｎｇ — ｍｉｎ，ＺＨＡＮＧＹａｏ，ＺＨＯＵＺｈｉ — ｊｉｅ

具有安装偏差的弹性通舱管件隔振性能仿真分析

差（＝２０＝．０ｍｍ，＝ａ一０９。一３０．５、．７ｍｍ，一
２４。，．４）并结合试验台架实际，ＡＮＳ在ＹＳ中建立Ｄ２弹性通舱管件及试验台架的有限元模型，Ｎ３
见图１。
（．昌船舶重工有限责任公司，１武武汉４０６；．中科技大学船舶与海洋工程学院，３００２华武汉４０７）３０４
摘要：在对ＤＮ３２弹性通舱管件具有安装偏差进行隔振性能试验的基础上，应用ＡＹＳ商业软件对ＮＳ
Ｄ２Ｎ３弹性通舱管件具有与试验相同安装偏差值时的隔振性能进行仿真计算，采用与试验隔振性能相一致的评价指标，计算值与试验值比较表明，二者吻合良好。
步开展弹性通舱管件安装偏差对其安全性和减振性能的影响研究。根据实船管路通舱管件安
ａ弹性通舱管件有限兀计算模型ｂ弹ｌ１）生通舱管件Ｉ备详图硎
图１弹性通舱管件有限元仿真计算模型
装可能会出现的偏差情况，计如下安装偏差设
［］中国船级社．上高速船人级与建造规范［］北京：２海ｓ．
人民交通出版社，０５２０．
［］黄３
浩．船体工艺手册［．Ｍ］北京：国防工业出版社，
船舶设计的周期，发计算机辅助船舶结构设计开
系统是时势所趋。
２４
具有安装偏差的弹性通舱管件隔振性能仿真分析——靖红顺，胡

有限元数值仿真在解决管道振动中的运用！

有限元数值仿真在解决管道振动中的运用！解决现场管道振动问题，分三步走：•管线振动检查；•管道故障诊断和根因分析 (RCA)；•方案验证评估。

其中第二步，在完成工作变形测试(ODS)、试验模态测试(EMA)，识别出故障类型和振动根因后，在现场即可提出改进建议与措施，并进行验证。

然而，由于管道振动问题的多样性和复杂性，有时改进方案的效果难以在现场100%确认，因此，后期需借助有限元(FE) 数值仿真的方法，建立管线的有限元模型，用测试数据校准有限元模型，完善诊断并更准确地确定可能的解决方案。

项目背景•由于管线整体的运动导致的振动，需要一个以上支架抑制管线振动。

•部分管线的位移相当严重，并且所处的位置空间狭窄，难以增加新的支架。

•管线和主结构非常近，有必要设计长支架，它们的隔振效率未知。

针对以上问题，我们借助有限元数值仿真的方法，对管道支架进行优化设计，并从动力学角度验证有效性。

此项工作可以分为三个阶段：有限元建模、模型标定、解决方案确定。

有限元建模有限元模型 (FEM) 包含：•高振级关键管线；•管线周围的结构；•结构上的管道支架。

基于Caesar文件进行管线建模。

大多数的管线将使用梁单元进行建模，一些管线区域采用壳单元建模评估应力。

管线应力分析报告中也必须体现现有管道支架的特点。

完成建模工作需要管道图纸和总装配图，必要时将在模型上增设辅助框架。

模型校准有限元分析存在数值不确定性，并且设计和制造过程中也会有差异。

因此，需通过校准提高有限元模型的精确性。

模型校准的目的在于通过调节特定参数，在仿真模型中复现现场观察到的现象。

校准分为以下两步：•校准固有模态：管道振动是由于管内流体对结构模态的激励而引起的。

因此，计算的模态振型和频率必须与测量所得的模态振型和频率相一致。

通常采用调整边界条件的方法（比如调整支架和连接刚度）;•校准激励：与振动最相关的部位（弯头、三通等）处施加激励，复现现场测量时的振级。

管线和支架结构的有限元模型试验结果校准有限元模型控制措施确定管线的有限元模型建好并且校准完毕，可以帮助确定解决方案。

Hexapod型隔振系统的建模与仿真_盛慧

第7卷第13期 2007年7月1671-1819(2007)13-3314-04科学技术与工程Sc i ence T echno logy and Eng i neer i ngV o l 17 N o 113 July 20072007 Sc i 1T ech 1Engng .航空航天H exapod 型隔振系统的建模与仿真盛慧董猛1文立华*(西北工业大学航天学院,西安710072;陕西第二纺织机械厂,咸阳712000)摘要以H exapod 压电智能主动隔振平台系统在航天器高精度隔振和定位中的应用为基础,建立了H exapod 型隔振平台的虚拟样机。

用MAT LAB 设计了控制系统,并介绍了控制系统的控制算法。

通过MAT LAB 与ADAM S 的结合,对H exapod 压电智能隔振和定位系统进行了仿真,得到了该隔振平台在低频(2-50H z)时的隔振仿真结果,结果表明了该系统在航天器低频隔振上的有效性。

关键词六足系统隔振仿真中图法分类号 V 46511; 文献标识码 B目前,在航空航天领域机载或弹载精密仪器设备系统(如导航系统、光学仪器设备等)在冲击、振动条件下的整体性能下降。

因此,提高这些精密仪器的隔振性能以达到所需要的精度是系统型号研制中要解决的重大技术问题。

由此,寻找高精度的隔振系统便成为了一个重要的研究内容。

本文研究的目的是利用主动隔振结构对某飞行器的机载精密仪器设备进行主动隔振,减少冲击和振动对精密仪器设备的影响,实现设备的高精度隔振。

自从1965年S te w art 提出著名的Ste w art 平台机构,从此开始了基于Ste w art 并联机构的一系列结构的发展史,其中之一就是H exapod (六条腿)型压电智能主动隔振平台。

本文以压电结构H exapod 型平台在航天器高精度隔振和定位中的应用为具体对象,在ADAM S 中建立了H exapod 型平台的虚拟样机,在M atlab 中完成该系统的控制器设计,最后通过两者的结合,得到仿真结果。

基于有限元法的船用浮筏隔振系统仿真计算

中图法分类号：６．；２Ｕ６４５Ｏ３８
多层隔振系统能够具有良好的隔振性能，常
备１３４分别用了１，，Ｏ个隔振器与筏架相连，备２设
用于动力机组和精密设备的减振降噪，国内外在
船舶及车辆的动力装置中被广泛使用［．１浮筏是］
论，采用ＭＳＰｔａＣ．ａｒｎ和ＭＳ．ｓｒｎ软件计算ＣＮａｔａ并讨论某船用隔振系统的动特性，系统的固有对
２浮筏有限元动力学模型
按照ＭＳａｒｎ和ＭＳｓｒｎ软件使用ＣＰｔａＣＮａｔａ
要求，浮筏隔振系统进行有限元建模．对建模时作
为了考虑隔振器布置是否合理，变形受力是
鲁克明：，３岁，程师，男４工主要研究领域为潜艇减振降噪、燃动力机电管理内
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第５期
鲁克明，：于有限元法的船用浮筏隔振系统仿真计算等基
图２浮筏隔振系统有限兀计算模型
直接法进行计算［．析采用大质量法对模型施３分］加载荷．大质量所施加的激励力Ｆ由下式确定．对
Ｆ＝Ｍａ＝
否均匀，算了在自重作用下，、计上下层隔振器的垂向位移．计算结果表明，隔振器实际受力变形均匀，各
算时将隔振器简化为３个一维弹簧单元和３个一

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