法 。通过改变结构 的刚度和阻尼 ， 探讨 降低肋板剧烈 振动 的方 法。其 中改变结 构的刚度 ， 包括改 变板 厚 和安
装加强筋等 ， 改变 阻尼是通过敷设 阻尼层来 实现 。利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有 限元 软件进行模拟计算 ， 对 比分析结构 的刚 度和阻尼发生变化时肋板的振动变化 ， 得 出改变结构 的刚度和 阻尼都可 以对 局部振动起 到降低振 动的效果 。
结 构形 式 对 船 体 振 动 的影 响分 析
朱永 凯 ， 杨 波， 夏 华波 ， 梁 斌， 严 明
（ 中海 油能 源发展采 油服务公 司， 天津 ３ ： 以船体 主机 下肋板 为例 ， 研究船体 振动 时船底 肋板 在频率 １ ０～１ ５ ０ Ｈ ｚ 范 围振动剧 烈 的减振方
第４ ２卷 第 ６ 期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ０Ｃ Ｅ ＡＮ ＥＮ ＧＩ ＮＥ ＥＲ Ｉ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎ ｏ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ２
ｓ ｐ ｒ ｉ ｎ ｇ —ｄ ａ ｍ ｐ ｅ ｒ ｌ ４单 元 进 行模 拟 。整 个 基 座 由面 板及 腹 板构成 ， 其 中纵 向腹 板 由两块 １ ２ ｍ ｍ 钢板 构成 ； 横 向钢 板 由 ７块 １ ０ ｍｍ 钢 板 构 成 ； 基 座 水 平 面板厚 ３ ０ ｍｍ。将船 体舱 段局 部结构 划分 为设 备、 基座 、 内底 板 、 肋 板 和 外 壳 几部 分 。本 文 以肋 板 为例进 行分 析 ， 分 别 采用改 变肋 板板厚 、 安 装加 强筋 和敷 设 阻尼层 的方 式 ， 对 其振 动进行 控 制 。
动 剧烈 的方 法 。
阻抗 失 配 原 理 是 指 使 定 常 的结 构 发 生 质 量、 刚 度 和 阻尼 等 的 突变 ， 产 生 结构 的阻 抗失 配 ， 会对 振 动起 到很好 的抑 制作用 。结构发 生 突变包 括材 料物 理 性 质 （ 刚度、 密度等 ） 的突变 、 截 面 的 突变 、 转角 、 安 装 加 强筋 等 ， 这 些 都会 使 弹 性 波在 传播 过程 中不 连 续 ， 或 多 或少 会 反 射 或 抑 制一 部 分弹性波 ， 从 而 起 到 隔 离 一部 分 弹 性 波 的作 用 。 本文 将从 结构 板厚 和安装 加强 筋两 个角 度来 改变 结构 的 刚度 ， 探 讨 降低肋 板剧 烈振 动 的方 法 。
从实际应用的经济性考虑 ， 安装加强筋方法最优 。
关键词 ： 结构形式 ； 船体振动 ； 有 限元
中图 分 类 号 ： Ｕ ６ ６ ３ ． ２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ ０ ８ － ０ ４
的实 际结构 ， 其 板架、 梁结构分别 由 Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ ６ ３和
ｂ ｅ ａ ｍ １ ８ ８ 来模拟 ， 其尺 寸与实 际结 构大 小一样 。 设 备采 用质 量 块 模 拟 ， 用 ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｅ ４ ５单 元 对 其 ＿ ５ 建 模； 设备 和基座之间采用传统减振元件 ， 并采 用
８
第 ６期
船
海
工
程
第４ ２卷
时 的情况 ， 说 明可 以通过 安 装 加 强 筋 的 方法 对 船
优 于 加 强 筋 为 ３根 的 情 况 ， 说 明 可 以通 过 安 装
体结构的振动进行有效消减。
加强 筋水平 安 装 时 ， 加 强 筋 分别 ３根 和 ５根 时肋 板位移 随频 率变 化 曲线见 图 ５ 。
图 １ 船 体 局 部 结 构
１ 局 部 结 构模 型
以 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ软件 为平 台 ， 建立 了舱段 减 振 系统
２ 结 构质 量对 肋 板 振 动 的影 响
为 了便 于分 析 ， 工 况 设 定 为肋 板 振 动 最 为 剧 烈 的状 态 。分 析 结 构 质 量 变 化 对 结 构 振 动 的 影 响， 并 找 出结 构 振 动 随 质 量 的变 化 规 律 。通 过 改 变 肋板板 厚 实现 改变肋 板质 量 。肋板厚 度原 值 为 ６ ｍ ｍ， 改 变厚度 后分 别增 加 至 ８ 、 ９ 、 １ ０ 、 １ ２ ｍ ｍ， 总 计 ４种情 况 。 利用谐 响应 分析 ， 通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有 限元 软件 计
减 小 船舶构 建 的尺寸 ， 减轻 船体 的重 量 ， 人 们广 泛
采用高强度钢作为造船材料 ， 使得船体结构强度 随之减 小 ， 容 易加 大船 体振 动 １ － ２ １ 。
目前减 小 由于各 种振 源引起 的有 害振 动 的有 效 办法 ， 是对 振源 设备 采取 有效 的振 动防 护措施 。 本 文利 用阻 尼失 配原 理作 为研究 降低 局部 构件振
４ ． ０
３ ． ５
当船舶 在 海上航 行 时船体 结构 不可 避免 地会 出现 振动 现象 。近年 来 ， 随着航 运事 业 的发展 ， 船 舶 吨 位越来 越 大 ， 主机 功 率和转 速不 断提 高 ， 引起
船 体 振动 的激 振 力 也 相应 地 增 大 了。 同时 ， 为 了
有 限元 模型 ， 模型见 图 １ 。船体舱 段为某型船
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５—３ ０ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ６—１ ４
第 一作者简 介 ： 朱永凯 （ １ ９ ８ ２一） ， 男， 硕士 ， 工程师 研 究方 向 ： 海上油 田装备研发
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ｕ ｙ ｋ ＠ｃ ｎ ｏ ｏ ｃ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ｎ