振动与冲击
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船舶结构动力学的进展与信息化"
金咸定
（上海交通大学结构力学研究所，上海!88898）
摘要本文基于船舶结构动力学的基本问题并围绕其相关领域———船舰振动模态、稳态响应、从振动到声学、船舶结构试验和检测、水下爆炸，对历史和发展现状进行了评述，提出了若干值得注意的研究领域和发展动向，并从它们的发展轨迹中，探讨了信息化和相关的计算机技术、数值分析技术、图形技术和试验检测技术对于舰船结构动力学的支撑和推动作用及发展前景。
关键词：船舶，结构动力学，信息化，振动，声学，水下爆炸，试验与检测
中图分类号：&::"7##；%9!!；/;9<"
8引言
船舶结构动力学的发展经历了一个相当长的时期，但就其研究范围看，仍然是处理以下四个主要方面，即结构固有特性、外载荷、动力响应、衡准和评定。
结构固有特性的基本问题是，对船舶总体及其局部结构———上层建筑、机舱（包括基座）、尾部、桅杆等———的结构进行物理和数学的描述，同时确定在此状态下的结构的固有特性———模态特性。
船舶的动载荷相当复杂和多样化，产生的方式从螺旋桨、推进系统的激励到主机、辅机的激励，以及波浪砰击、碰撞或爆炸等。其描述方式有正弦或稳态的载荷、多弦分量激励、瞬态的波浪砰击（线性、非线性）、爆炸载荷乃至随机载荷。
船舶结构的动力响应是研究和确定在螺施桨、动力机械作用下的结构稳态响应，大型船由波浪所激起的弹振响应，由波浪拍击、爆炸等引起的瞬态响应和船体鞭击振动。响应分析中阻尼数据的获得与处理，是结构响应的一个重要问题。阻尼因结构的、材料的和货物等的不同而异，阻尼的数据及表达方式，因船舶结构区域、模态、频率区段、激励方式的不同而异。在稳态响应中，起关键的作用。
评价基准或衡准则由船舶结构、船上设备和乘员环境所确定，它随船舰和科学技术的进展而定。同时，又兼顾了不同时期、不同国家的具体条件。在当前经济目趋全球化的今日，国际标准的认同日益重要。
在船舶动力学发展到!"世纪的今日，虽然基本要求和内容并未发生根本变化，但新的船型不断地产生，船舶结构动力学也具有新的特点、要求和问题，问题的深度和表现方式有重大的发展和变化。特别是，解决这些船舰动力学问题的手段和方法，发生了重大的变化。!8世纪后期到本世纪初，科技的一个重大变化和发展是计算机技术的发展和信息化。信息化是一个相当广义的定义和范围，本文并不企图覆盖如此广泛的领域，只试图从比较狭义的观点和范围，讨论船舶动力学进展和信息化的推动的关系，特别是讨论围绕由于计算机硬件和软件的发展、船舶动力学的数学模拟、解决船舶结构动力学的数据处理和传递（输入和输出）、动力学的图形化技术和表达、试验结构动力学及数据采集等相关方面技术的进步对于船舶结构动力学的发展和推动。
"船舶振动模态预报和优化技术
船舶及其结构的模态特性是船舶结构动力学的基本问题。从以下三个方面来看船舶结构动力学固有特性进展研究的发展和变化。
"7"船体梁振动概念的突破
上个世纪的=8>:8年代开始，船舶振动的基本问题是船体总振动，其目的是计算船体梁的固有频率。考虑到船体细长体的特点，船体用变剖面的梁模拟，用一根通过弯曲中心的直线表示，并且认为各种形式的振动互不耦合。所需要的计算数据是船体梁的!"个站的剖面几何特性和质量数据，舷外附连水的影响，对每个剖面用刘易斯方法计算。上述数据基于船舶计算剖面的图形，但由于仅限于!"个剖面，全部数据可以用人工方式计算。固有频率可用能量原理，通过最简单的计算工具解决。
至今，船舶总振动传统计算———船体梁的振动模态，这一要求目前仍然是我国军用或民用新船设计的
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作者金咸定男，教授，博士生导师，"<#8年:月生万方数据