舱壁打孔的环肋圆柱壳振动性能分析

舱壁与压载对流场中有限长圆柱壳声辐射影响有限长圆柱壳是船舶、飞机等重要工程结构中的常见部件，其声辐射问题尤为突出。

圆柱壳在航行或飞行过程中，受到来自水或空气的流体动力作用，产生的压力波将引起圆柱壳表面震动，进而导致沿壳体传播的声振动和声辐射。

而壳体的舱壁和压载状态则会直接影响其声辐射特性。

首先，舱壁对有限长圆柱壳的声辐射影响主要体现在其对结构振动模态的限制上。

舱壁对圆柱壳的支撑和限制作用可以减小其振动幅值，降低其发出的噪声。

此外，舱壁的材料和厚度也会对其对声辐射的影响产生一定影响。

例如，在一定频率范围内，适当增加舱壁厚度可以提高其附加阻尼，抑制结构振动，从而降低声辐射。

其次，压载状态也是影响有限长圆柱壳声辐射的重要因素。

圆柱壳所受的流体动力作用和结构的刚度是影响其压力响应和振动响应的主要因素。

当流体动力影响较小时，圆柱壳表现为自由振动状态，其振动响应和声辐射特性主要受到自然频率和阻尼等参数的影响。

当流体动力影响增大时，圆柱壳的振动响应和声辐射特性会发生显著变化。

此时，压载状态对圆柱壳的振动模态、波浪压力响应和声辐射特性等方面都会产生直接影响。

最后，圆柱壳的表面粗糙度和形状也会对其声辐射特性产生影响。

在水中运行的船舶圆柱壳表面形态的复杂性和不规则性，会导致其产生较强的流体动力作用，从而增加结构振动和声辐射。

因此，船舶利用防污涂层等方法提高圆柱壳表面平滑度，可以有效减少其流体动力响应和噪声产生。

总之，舱壁和压载状态是影响有限长圆柱壳声辐射的主要因素之一。

对于船舶、飞机等重要工程结构来说，如何有效控制声辐射问题对于保证航行安全和提高乘客舒适度至关重要。

因此，深入研究舱壁和压载对有限长圆柱壳声辐射的影响规律，开展有效的声学控制和优化设计是提高结构阻尼和降低噪声水平的重要途径。

相关数据分析是对有限长圆柱壳声辐射影响的研究不可或缺的内容，下面我们将列举一些可能涉及的数据和进行分析。

1. 圆柱壳的外径和长度圆柱壳的大小直接影响其固有频率和压力响应特性。

复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析复杂边界条件下圆柱壳的自由振动特性分析是研究圆柱壳在振动过程中的频率和模态形式的一种方法。

在工程领域中，圆柱壳结构广泛应用于航空航天、汽车工程、建筑结构等领域，因此对其自由振动特性的研究具有重要的理论和实际意义。

圆柱壳的自由振动特性包括固有频率和振型两个方面。

固有频率是指圆柱壳在没有外界激励作用下，自身在特定模态下振动的频率。

振型是指圆柱壳在特定频率下的振动形式。

通过对圆柱壳自由振动特性的分析，可以了解和预测圆柱壳结构在振动情况下的响应特性，为工程设计和优化提供依据。

复杂边界条件下的圆柱壳自由振动特性分析主要涉及到两方面的问题：边界条件的确定和求解方法的选择。

对于边界条件的确定，一般有两种情况：一是边界固定的情况，即圆柱壳的边界处完全固定，不能发生位移；二是边界自由的情况，即圆柱壳的边界处可以发生位移。

在实际工程中，边界条件常常是复杂的，因此需要根据具体情况确定边界条件。

确定边界条件后，可以利用合适的数学模型进行求解。

在求解方法选择上，常用的方法有两类：解析方法和数值方法。

解析方法是指通过解析公式求解圆柱壳自由振动的特性。

这种方法适用于边界简单、材料均匀、形状规则的圆柱壳，可以得到准确的解析解。

当边界条件复杂、材料非均匀、形状不规则时，解析方法往往难以求解。

此时，可以采用数值方法进行求解，主要包括有限元法、边界元法、模态超元法等。

这些方法可以将复杂问题离散化为简单问题，通过数值计算得到近似解，具有较高的计算精度和适用性。

复杂边界条件下圆柱壳自由振动特性的分析是一个复杂而有挑战的问题。

需要根据具体情况确定边界条件，并选择合适的求解方法。

通过对圆柱壳自由振动特性的分析，可以深入了解圆柱壳的振动行为，为工程设计提供科学依据，具有重要的理论和应用价值。

复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析一、引言圆柱壳在工程结构中具有广泛的应用，其在静态载荷下的受力性能较为清晰，但在动态载荷下的振动特性分析则相对复杂。

特别是在考虑复杂边界条件下的自由振动特性时，需要对圆柱壳的动力学行为进行深入研究。

本文旨在探讨复杂边界条件下圆柱壳的自由振动特性，为工程结构设计和振动控制提供理论参考和技术支持。

二、圆柱壳的振动理论分析1. 圆柱壳的振动方程圆柱壳的振动方程可以通过Kirchhoff假设和能量法得到，一般可表示为：∇(D∇w)+ρhw=ρh∂^2w/∂t^2w为壳体的位移场，D为弹性模量矩阵，ρ为壳体的密度，h为壳体的厚度，t为时间。

上式描述了圆柱壳在动态载荷下的振动行为，是分析圆柱壳自由振动特性的基础方程。

圆柱壳的振动模态是指圆柱壳在自由振动过程中的振型和振频。

振型是指圆柱壳在振动过程中的形态和位移分布，而振频则是指圆柱壳振动的频率。

在复杂边界条件下，圆柱壳的振动模态可能会受到外界约束和影响，因此需要对其进行深入研究和分析。

3. 圆柱壳的边界条件圆柱壳在振动分析中需要考虑的边界条件包括支撑条件、约束条件和扰动条件等。

具体来说，圆柱壳的自由振动特性受到其边界条件的影响，当边界条件发生变化时，圆柱壳的振动模态和振频也会相应发生变化。

考虑复杂边界条件下的圆柱壳振动特性对于工程结构设计和振动控制具有重要意义。

在实际工程中，圆柱壳的支撑条件可能是复杂多样的，例如固定支撑、弹性支撑和自由支撑等。

不同的支撑条件会对圆柱壳的自由振动特性产生显著影响，因此需要对不同支撑条件下的圆柱壳振动特性进行研究和分析。

扰动条件是指圆柱壳在振动过程中受到的外界力和扰动，包括环境扰动和动力载荷等。

在实际工程中，圆柱壳可能会受到复杂的外界扰动条件，因此需要对圆柱壳在扰动条件下的振动特性进行深入研究。

1. 理论分析方法理论分析方法是指通过建立数学模型和方程进行圆柱壳振动特性的分析，包括有限元方法、模态叠加法和波动法等。

第36卷第4期海洋工程V o l. 36N o.4 2018 年7 月T H E O C E A N E N G IN E E R IN G Jul. 2018文章编号：1005-9865 (2018) 04-0060-10环肋椭圆柱壳流场耦合系统自由振动的解析求解方法方敏U2,3,朱翔U2,3,李天匀U2,3,金超超U2,3(1.华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉430074; 2.船舶与海洋水动力湖北省重点实验室，湖 北武汉430074; 3.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240)摘要:提出了分析环肋椭圆柱壳流场耦合系统自由振动的一种解析求解方法。

环肋通过“刚度均摊”到均质椭圆柱壳体 上，考虑流场对壳体振动特性的影响，通过H e lm h o ltz方程描述声介质的波动，建立环肋椭圆柱壳流场耦合系统的自由振动方 程，进而求得耦合系统的自由振动固有频率。

为了验证方法的准确性，将水下环肋椭圆柱壳退化成水下环肋圆柱壳和不加肋 的水下椭圆柱光壳，两个退化模型的计算结果与已有文献结果吻合良好。

并详细讨论了椭圆度、环肋间距等主要参数对耦合 系统自由振动特性的影响。

关键词:环肋椭圆柱壳;椭圆度；自由振动;环肋间距中图分类号：U661.43 文献标志码：A D0I:10.16483/j.iw n.1005-9865.2018.04.007Analytical method of free vibration characteristics of ring-stiffened ellipticcylindrical shell-fluid coupling systemF A NG M in1，2,3，ZH U X ia n g12,3，LI T ia n y u n'，2,3，JIN C haochao'2,3(1. School of N aval A rc h ite c tu re and Ocean E n g in e e rin g，H uazhong U n iv e rs ity of Science and T e ch n o lo g y，W uha n 430074，C h in a；2. H u b e i Key Laboratory of N aval A rc h ite c tu re and Ocean E ngineering H yd ro d yn a m ics，W uha n 430074, C hina ；3. C ollaborative Inn ovatio n C enter fo r A dvanced S hip and Deep-Sea E x p lo ra tio n，Shanghai 200240，C h in a)Abstract ：A the ore tical m ethod to solve the free v ib ra tio n characteristics of rin g-s tiffe n e d e llip tic c y lin d ric a l s h e ll-flu id co u p lin g system is proposed. The effects of rin g stiffeners are evaluated based on “ sm eared”stiffe ner theory w hereby the properties of the stiffeners are averaged over the she ll surface. T a kin g the effect of flo w fie ld on the v ib ra tio n of the she ll in to a cco u n t，the flu id sound pressure is described by the H elm h oltz e q u a tio n，and the free v ib ra tio n equation of the co u p lin g system is e sta b lish e d，and the na tura l frequency of the co u p lin g system is obtained. To ve rify the accuracy of the present m e th o d，the subm erged rin g-stiffe n e d e llip tic c y lin d ric a l she ll is degenerated in to two m o d e ls，one of w h ich is a submerged rin g-stiffe n e d c irc u la r c y lin d ric a l shell and the other of w h ich is a submerged e llip tic c y lin d ric a l shell w ith o u t rin g stiffeners. The present results of the two degenerated shells show good agreements w ith available results fro m lite ra tu re. The influences of the m a in param eters of the she ll and rin g stiffeners on the v ib ra tio n c h a ra cte ristics，such as e llip tic ity pa ra m e te r，stiffeners in te rv a l ratio and size of the stiffe n e rs，are also discussed in de ta il.Keywords：rin g-s tiffe n e d e llip tic c y lin d ric a l s h e ll；e llip tic ity; free v ib ra tio n；rin g rib spacing长期以来，柱壳结构在水下工程领域得到了广泛应用，例如潜艇轻外壳，水下小型航行器等。

复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析引言圆柱壳是一种常见的结构形式，在工程应用中有着广泛的应用。

圆柱壳在工程领域中承担着重要的功能，例如用于储罐、管道、飞机机身等结构中。

对于圆柱壳的振动特性进行分析具有重要的理论和实际意义。

在实际工程中，圆柱壳的边界条件可能是非常复杂的，可能受到各种外界因素的影响，这就需要我们对复杂边界条件下圆柱壳的自由振动特性进行深入的研究和分析。

1. 圆柱壳的自由振动2. 复杂边界条件下的振动特性分析在工程实际应用中，圆柱壳结构的边界条件可能受到多种因素的影响，例如受到压力、温度、流体动力学效应等。

这些复杂的边界条件会直接影响到圆柱壳结构的自由振动特性。

对于复杂边界条件下的圆柱壳结构进行振动特性分析时，需要考虑以下几个方面：2.1 结构解析模型的建立首先需要建立合适的结构解析模型，对于复杂边界条件下的圆柱壳结构来说，通常需要考虑非线性和非均匀性效应。

这就需要采用适当的数学物理模型和数值计算方法进行建模分析，以全面、准确地描述结构的振动特性。

2.2 边界条件的确定复杂边界条件下的圆柱壳结构需要确定合适的边界条件，这既包括结构与外界环境的边界条件，也包括内部结构的支撑、约束等边界条件。

这些边界条件对于结构的自由振动特性有着重要的影响，因此需要进行准确的边界条件分析和确定。

2.3 振动特性的计算针对复杂边界条件下的圆柱壳结构，需要进行全面的振动特性计算。

这包括结构的振动模态、自然频率、振动模态的分布、振动形态等方面的计算分析。

通过对振动特性的计算研究，可以了解结构在不同边界条件下的振动行为，为工程设计和结构优化提供重要的依据和参考。

3. 工程应用与展望在工程实际应用中，对于圆柱壳结构的自由振动特性进行全面的分析，可以为结构设计、安全评估、减振控制等工程问题提供重要的参考和支持。

随着工程技术的不断发展和进步，复杂边界条件下圆柱壳结构的振动特性分析将成为一个重要的研究领域，其工程应用前景也将更加广阔。

复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析随着航空、航天以及能源工业的快速发展，圆柱壳结构广泛应用于各种机械设备中，如船舶、石油钻机和发电机组等。

由于在长期使用过程中会受到各种外力作用，因此圆柱壳结构的自由振动特性分析对于结构稳定性和安全性有着重要意义。

在实际工程应用中，圆柱壳结构常常处于各种复杂的边界条件下，如端面固定、固支、自由支撑等，这些边界条件会对圆柱壳结构的自由振动特性造成重要影响，因此合理的边界条件判定对于准确计算圆柱壳结构的自由振动特性至关重要。

圆柱壳最简单的情况是端面固定，此时圆柱壳可能发生纵向、横向和扭转三种自由振动。

根据理论计算公式，圆柱壳的自由振动频率与结构的尺寸、材料性质、厚度以及边界条件相关联。

然而，实际情况下圆柱壳的边界条件往往是复杂的，根据不同的工程应用环境，圆柱壳结构的边界条件可能包括自由支撑、固支撑、刚性支撑以及混合支撑等。

这些边界条件会对圆柱壳结构的自由振动产生不同的影响，因此在分析圆柱壳的自由振动特性时需要考虑这些边界条件的影响。

对于自由支撑的圆柱壳结构，其自由振动主要由纵向和横向振动构成。

在自由支撑的边界条件下，圆柱壳的纵向自由振动频率和横向自由振动频率可以通过使用Bessel函数和周氏函数进行计算，同时也需要考虑结构的尺寸、材料性质以及厚度等因素的影响。

固支撑的圆柱壳结构自由振动就较为复杂，需考虑特征方程的求解与数值分析方法的应用。

此时圆柱壳的自由振动特性与分析方法的选择高度相关，常用的分析方法包括模态分析（Modal analysis）、有限元分析（Finite element analysis）以及边界元分析（Boundary element analysis）等。

圆柱壳自由振动特性分析的基本步骤包括建立数学模型、求解特征方程、选择合适的分析方法以及建立模型数值求解。

在分析和计算圆柱壳结构自由振动特性时，需要根据实际情况选取合适的分析方法和数值方法，同时考虑各种边界条件的影响，以获得准确的分析结果。

环肋圆柱壳自由振动分析的能量法
李学斌
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2001(005)002
【摘要】本文使用Rayleigh-Ritz法分析了环肋圆柱壳自由振动特性。

从Flügge 经典壳体理论出发,考虑肋间壳板的变形以及肋骨在两个轴方向上的弯曲变形,把能量方程转化成为一个代数特征值问题。

本文详细讨论了肋骨的布置型式,数量和刚度的变化对于环肋圆柱壳自由振动频率的影响。

本文引入应变能因子讨论了环肋和壳体之间的相互作用。

对总体振动和局部振动的问题进行了分析和探讨。

【总页数】9页(P73-81)
【作者】李学斌
【作者单位】华中理工大学交通学院,
【正文语种】中文
【中图分类】TB123;U661.44
【相关文献】
1.环加肋圆柱壳振动分析的复合有限条法 [J], 陈文;杨慧珠
2.基于统计能量法的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能数值分析 [J], 和卫平;陈美霞;高菊;陈清坤
3.环肋圆柱壳的自由振动特性 [J], 刘小宛;梁斌
4.环肋椭圆柱壳自由振动分析的一种解析法 [J], 方敏;朱翔;李天匀;胡晓芳
5.环肋椭圆柱壳-流场耦合系统自由振动的解析求解方法 [J], 方敏;朱翔;李天匀;金超超
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析1. 引言1.1 背景介绍圆柱壳是一种常见的结构，在工程中具有广泛的应用。

圆柱壳在多种领域中都扮演着重要的角色，比如航空航天领域的发动机壳体、海洋工程领域的钻井平台支柱等。

由于复杂的工作环境和载荷作用，圆柱壳的振动特性对结构的稳定性和安全性有着重要影响。

在实际工程中，圆柱壳往往会受到各种边界条件的限制，如固支、弹簧支座、不同形状的约束等。

这些复杂的边界条件会对圆柱壳的振动特性产生显著影响，因此需要深入研究和分析。

本文旨在通过有限元方法对具有复杂边界条件的圆柱壳进行自由振动特性分析，探讨不同边界条件对圆柱壳振动行为的影响，为工程实践提供理论支持。

通过数值模拟和参数分析，结合实验数据进行模型验证和结果讨论，揭示圆柱壳在不同工况下的振动特性。

通过对圆柱壳振动特性的研究，我们可以进一步了解结构的工作状态和性能，为优化设计和改进提供参考。

1.2 问题提出特别是在一些特殊工况下，比如边界条件不规则或者受到外部扰动等情况下，圆柱壳的振动特性会受到更大的影响，这就需要我们针对不同边界条件下的圆柱壳进行深入研究和分析。

如何解决这一问题成了当前研究的重要课题。

通过对圆柱壳的复杂边界条件进行分析，可以更好地理解结构的振动行为，为工程实践提供重要参考。

本研究旨在通过有限元方法等数值模拟手段，对复杂边界条件下圆柱壳的自由振动特性展开深入研究，为相关工程领域提供理论支持和技术指导。

1.3 研究意义研究圆柱壳的自由振动特性能够为工程设计提供重要参考。

通过深入探究圆柱壳在复杂边界条件下的振动特性，可以为工程师提供更准确的设计参数和指导，从而提高工程结构的性能和安全性。

通过对复杂边界条件下圆柱壳的自由振动特性进行深入分析，可以为工程设计和实际应用提供重要的理论基础和指导，具有重要的研究意义和应用前景。

2. 正文2.1 复杂边界条件对圆柱壳振动影响分析在研究过程中，首先需要建立合适的数学模型来描述圆柱壳的振动行为，并考虑复杂边界条件的影响。

舱壁打孔的环肋圆柱壳振动性能分析黄振卫;周其斗;纪刚;王路才;刘文玺【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2012(007)001【摘要】为研究舱壁打孔对结构振动性能的影响,以环肋圆柱壳为研究对象,采用有限元法,计算结构在不考虑开孔加强结构的条件下,改变圆形孔的大小、位置、数量以及含圆形孔的舱壁数量时的均方法向速度级.得到不同工况下整个结构的均方法向速度级频率响应曲线.数值计算结果的比较和分析表明:激振频率在150～350Hz 时,4种工况对模型均方法向速度级影响不大；350～1000Hz时,在部分激振频率下,4种工况对模型均方法向速度级的影响变大.可见舱壁开孔在满足工程需求的同时,也可有效减少艇体质量,但同时也会一定程度地改变结构振动特性,须在潜艇实际设计中予以考虑.【总页数】6页(P41-46)【作者】黄振卫;周其斗;纪刚;王路才;刘文玺【作者单位】海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U661.44【相关文献】1.舱壁振动对环肋圆柱壳舱段振声性能的影响 [J], 夏齐强;陈志坚2.纵桁穿过边缘开孔舱壁对环肋圆柱壳水下声辐射特性的影响 [J], 仪修阳;周其斗;纪刚;段嘉希;黄振卫3.环肋和舱壁结构对水下圆柱壳输入功率流的影响 [J], 严谨;张娟4.环肋、舱壁和纵骨加强的无限长圆柱壳在水下的声辐射特性 [J], 谢官模;李军向;罗斌;骆东平5.舱壁和环肋加强的无限长圆柱壳声弹耦合模型及其声特性 [J], 曾革委;黄玉盈;马运义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

舱段的声振特性分析和舱壁的振动控制夏齐强;陈志坚;王珺【摘要】为降低舱壁振动对圆柱壳舱段声振性能的影响,对舱壁展开结构声学设计,并采用阻尼减振理论措施.在舱壁表面敷设阻尼材料以减小结构振动响应;利用阻抗失配原理,在舱壁根部与壳体连接处添加贴板支撑垫以增大振动波传递损失.采用FEM/BEM法对改进舱壁前后舱段的声振性能进行数值计算,分析舱壁的振动控制效果.结果表明:舱壁敷设阻尼材料和添加贴板支撑垫不仅可有效降低舱段振动和声辐射,也进一步地隔离振动波向舱段壳体的传递,是一种较好的减振降噪措施.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(034)001【总页数】4页(P32-35)【关键词】振动与波;舱壁振动;舱段;隔振设计;声辐射【作者】夏齐强;陈志坚;王珺【作者单位】海军工程大学舰船工程系,武汉430033;海军工程大学舰船工程系,武汉430033;海军装备研究院,上海200235【正文语种】中文【中图分类】TB52;U661.44潜艇耐压船体因总体性能和布置需要，通常设置多个内部舱壁。

舱壁的存在可以大幅提高舱段结构的强度和稳定性。

由于动力装置等机械设备的激励，舱壁会受到沿艇体纵向周期性激励作用而引起振动。

舱壁的振动传递到壳体上，直接影响潜艇结构的声振性能。

因此，开展舱壁振动控制研究对舱段结构声学优化设计和潜艇的减振降噪具有十分重要的意义。

目前，对舱壁的研究主要从安全性考虑，集中在结构强度方面[1]；文献[2]利用有限元法研究了结构参数改变对舱壁振动的影响；文献[3]利用空间简谐分析法探讨了舱壁参数对圆柱壳受激振动输入功率流的影响；文献[4]基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程，用解析法研究了有无舱壁对圆柱壳声辐射的影响。

由于对舱壁振动的处理没有规范性的方法，一般在研究舱段振动辐射噪声时，没有考虑舱壁振动的影响或者简化舱壁边界条件，这样容易产生较大的误差[5]，基于舱段声学性能考虑的舱壁结构减振隔振设计研究较少，只有文献[6]利用阻振质量锯和阻振质量环路对舱壁进行了隔振优化设计，但是存在的不足是阻振质量环路和阻振质量锯会使原舱段重量增加很多，因此实际应用效果有所下降。