基于虛擬約束邊界模態(tài)的船體結(jié)構(gòu)響應(yīng)求解方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，海洋資源需求不斷提高，作為資源開(kāi)采與運(yùn)輸?shù)拇耙蚕虼笮突l(fā)展，同時(shí)其所承受的動(dòng)態(tài)載荷也變得復(fù)雜化，那么計(jì)算分析這類(lèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問(wèn)題也變得較為困難，因此，如何快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)船舶這類(lèi)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性預(yù)報(bào)與分析也就變得越來(lái)越重要。
　　本文以船舶領(lǐng)域內(nèi)常見(jiàn)的“設(shè)備-基座-船體”耦合振動(dòng)問(wèn)題、運(yùn)動(dòng)設(shè)備對(duì)船體結(jié)構(gòu)位移邊界激勵(lì)問(wèn)題及艦船復(fù)雜結(jié)構(gòu)在隨機(jī)激勵(lì)載荷作用下動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題為工程背景，基于虛擬約束邊界模態(tài)

2、理論，建立上述問(wèn)題的理論分析模型，提出一種基于虛擬約束邊界模態(tài)的艦船結(jié)構(gòu)在確定及隨機(jī)載荷作用下響應(yīng)的精確求解方法，并利用數(shù)值仿真手段驗(yàn)證本文方法的有效性。本文旨在為快速準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)分析大型復(fù)雜艦船結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能提供一種簡(jiǎn)單有效的數(shù)值方法。主要的工作安排如下：
　　首先提出一種基于虛擬約束邊界模態(tài)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)精確求解方法。利用虛擬約束邊界模態(tài)理論，將子結(jié)構(gòu)位移完備集寫(xiě)成虛擬約束邊界模態(tài)集加上靜力約束模態(tài)的形式，通過(guò)對(duì)固定邊界子結(jié)

3、構(gòu)動(dòng)柔度矩陣進(jìn)行級(jí)數(shù)展開(kāi)，將高階截?cái)嗄B(tài)的影響寫(xiě)成精確剩余約束模態(tài)的形式，得到通過(guò)低階模態(tài)與精確剩余約束模態(tài)來(lái)表示子結(jié)構(gòu)位移的精確表達(dá)式，結(jié)合界面協(xié)調(diào)關(guān)系綜合得到整體結(jié)構(gòu)的精確響應(yīng)；并通過(guò)加筋板架數(shù)值算例驗(yàn)證該方法的有效性。
　　針對(duì)目前設(shè)備、基座與船體耦合振動(dòng)響應(yīng)工程問(wèn)題，建立基于虛擬約束邊界模態(tài)的“設(shè)備-基座-船體”耦合振動(dòng)模型，提出了一種求解該問(wèn)題的新方法—虛擬約束邊界模態(tài)法。在此基礎(chǔ)上，利用該方法的簡(jiǎn)便性，系統(tǒng)研究了基座阻

4、尼、厚度、高度、形式及材料等參數(shù)對(duì)船體結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。
　　針對(duì)運(yùn)動(dòng)設(shè)備對(duì)船體結(jié)構(gòu)的位移邊界激勵(lì)的工程問(wèn)題，建立基于虛擬約束邊界模態(tài)的理論分析模型；通過(guò)將船體截?cái)嗄Ｐ蛢?nèi)部自由度影響化為虛擬約束界面模態(tài)有效質(zhì)量形式，施加于船體局部考查結(jié)構(gòu)邊界界面自由度上，建立船體局部結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程，解之得到運(yùn)動(dòng)設(shè)備對(duì)船體結(jié)構(gòu)的位移邊界激勵(lì)；然后通過(guò)數(shù)值算例驗(yàn)證該法的有效性及分析問(wèn)題的準(zhǔn)確性。
　　最后，針對(duì)艦船大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在受到隨機(jī)載荷作用下