一种船舶居住区域振动预报分析方法技术

本发明专利技术公开了一种船舶居住区域振动预报分析方法，应用有限元仿真技术建立全船网格模型，对振动重点关注的区域：艉部、机舱、机舱棚以及居住区域采用细网格建模，其他区域模型则是大网格。根据船舶各区域重量的统计分析，调整货舱、居住区域、艏艉部等部分的有限元模型重量，与实船基本保持一致，保证网格模型的重量、重心与实船基本相同。其次进行全船振动计算分析，得到船舶居住区域的固有频率，验证是否躲避螺旋桨的叶频、倍叶频及主机的缸频的共振频率范围，避免发生结构共振，破坏结构强度、影响疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶居住区域振动预报分析方法
本专利技术涉及船舶振动预报分析领域，具体为一种船舶居住区域振动预报分析方法。
技术介绍
近些年来，随着航运事业的不断发展，船舶载重吨数越来越大，主机功率也随之变得越来越高，引起船体振动的激振力也相应增大。为了提高船舶的载重量，优化船体结构，高强度钢被大面积使用，这减小了船体结构的刚度，使船上结构极易受到主机、螺旋桨和波浪等外界激励源的作用，产生较大的振动，且持续时间较长，严重影响船体结构、船员居住的舒适性和船舶的正常航行。同时，随着船舶振动规范的要求日益严苛，船上人体舒适性水平不断提高，船东对船舶振动的要求越来越高，这些使得船舶振动预报控制变得越来越重要。通过提供船舶居住区域的振动预报分析以及后续结构的计优化升级，进一步提高居住区域的振动水平，提升船员和乘客的舒适性，改善船上主要设备的使用状态、提高设备和关键结构的使用寿命，因此对船上居住区域的振动预报分析具有极其重要的意义。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种船舶居住区域振动预报分析方法，首先根据主要船舶相关图纸，应用有限元仿真技术建立整船有限元模型，其中对振动重点关注的区域，比如艉部、机舱、机舱棚以及居住区域以纵骨间距为网格大小，建立细网格模型，由于货舱、艏部远离居住区域，且激励源较少，对居住区域的振动水平不会造成影响，规范对该部分没有要求，因此该部分的模型网格大小可设置为强横梁间距，便于后续船体外板上的附连水质量的施加。其次是载荷的加载，包括激振力载荷、货舱货物总量、主要船上设备的重量、燃滑油重量以及淡水和压载水重量。紧接着分别进行全船的模态分析和振动响应计算分析，得到船舶居住区域的固有频率，验证其固有频率是否躲避螺旋桨的叶频、倍叶频及主机的缸频的共振频率范围，以避免发生结构共振，破坏结构强度、影响结构疲劳寿命。分析在压载到港和满载离岗工况下整船的振动响应情况，读取居住区域内各个房舱内的位移、速度以及加速度响应最大峰值，进行数值转换后与振动规范评价对象保持一致，将模拟结果与规范衡准值相比较，以评估居住区域的振动特性，对超出规范房间提出一定的修改措施，增加结构刚度以减小结构振动响应值，提升船上居住区域的人体舒适性。本专利技术实现居住区域振动水平预报的目标，对超出规范的部分房间结构做出调整，在设计阶段内以最小的成本完成船上居住区域振动控制，使得船舶居住区域内卧室和工作间的振动值在4mm/s和6mm/s以内，提升船舶居住舱室的人体舒适度，进一步提升船舶品质。附图说明图1为本专利技术流程图。图2为本专利技术整船振动分析采用的有限元模型。图3为本专利技术振动重点关注区域的细网格模型。图4为本专利技术艉部、机舱、机舱棚及烟囱、居住区域结构模型截面图。图5为本专利技术船上居住区域卧室舱室内的节点速度响应变化曲线。图6为本专利技术船上居住区域工作间内的节点速度响应变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。为简化表述，本专利技术以散货船为例结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施中的技术方案进行系统、完整地阐述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实例，而不是全部的实例。基于本专利技术的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种船舶居住区域振动预报分析方法，其步骤如下：1)如图2，根据主要船舶图纸建立整船有限元模型。如图3、4，对振动重点关注的区域，如艉部、机舱、机舱棚以及居住区域以纵骨间距为网格大小，建立细网格模型。货舱、艏部较居住区域距离较远，包含激励源较少，对居住区域的振动水平不会造成影响，况且规范对该部分没有要求，因此该部分的模型网格大小可设置为强横梁间距。2)根据已统计船舶各区域的重量重心，修正模型的各区域的重量，与实船结构重量重心之间的误差控制在可接受范围内，居住区域、机舱内的每层甲板上家具、敷料及设备等的重量，通过设置与模型甲板相连的材料比重来施加，其中对居住区域的甲板舱室材料比重为60kg/m2，机舱平台则设置为80kg/m2。3)设置结构阻尼系数，较为真实地反应出结构体系振动过程中的能量损耗，结构阻尼系数可以通过下式计算得到：其中C/Ccr是关于临界阻尼的分数，f为频率。4）利用边界积分方程的方法计算船体外板上的附连水质量，这种方法可以较为准确地描述频率范围内附连水质量对船体梁模态的影响，将计算得到的压载和满载两种工况下舷外附连水质量施加到船体外板上。5）紧接着为加载船上各种载荷，包括激振力载荷、货舱总量、主要船上设备的重量、燃滑油重量以及淡水和压载水重量，其中设备坐位按照机舱布置图定位，采用多点约束技术模拟重量分布情况。6）进行全船的模态分析，在计算得到船舶居住区域的固有频率的前提下，验证其固有频率是否躲避螺旋桨的叶频、倍叶频及主机的缸频的共振频率范围，以避免发生结构共振，破坏结构强度、影响结构疲劳寿命。7）此外，进行全船强迫振动响应计算，分析压载到港和满载离岗两种工况下整船的振动响应情况，记录居住区域内各房舱内的位移、速度以及加速度响应的最大峰值。如图5、图6所示，通过振动预报分析方法得到居住区的卧室、工作间的速度响应变化曲线。以振动规范评价对象标准对模拟结果进行转换，并与规范衡准值对比，评估居住区域的整体振动特性，对超出规范房间提出一定的修改措施，增加结构刚度以减小结构振动响应值，提升船上居住区域的人体舒适性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶居住区域振动预报分析方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，根据主要船舶图纸建立整船有限元模型，对振动区域以纵骨间距为网格大小，建立细网格模型；货舱、艏部较居住区域距离较远，包含激励源较少，该部分的以强横梁间距网格大小，建立网格模型；其次，载荷的加载，包括激振力载荷、货舱总量、主要船上设备的重量、燃滑油重量以及淡水和压载水重量，采用多节点约束技术模拟重量分布情况；紧接着，进行全船的模态分析和振动响应计算分析，在计算得到船舶居住区域的固有频率的前提下，验证其固有频率是否躲避螺旋桨的叶频、倍叶频及主机的缸频的共振频率范围；此外，分析压载到港和满载离岗两种工况下整船的振动响应情况，记录居住区域内各房舱内的位移、速度以及加速度响应最大的响应峰值，以振动规范评价对象标准对模拟数值进行转换，并与规范衡准值对比，评估居住区域的整体振动特性，对超出规范房间作修改，增加结构刚度以减小结构振动响应值。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶居住区域振动预报分析方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，根据主要船舶图纸建立整船有限元模型，对振动区域以纵骨间距为网格大小，建立细网格模型；货舱、艏部较居住区域距离较远，包含激励源较少，该部分的以强横梁间距网格大小，建立网格模型；其次，载荷的加载，包括激振力载荷、货舱总量、主要船上设备的重量、燃滑油重量以及淡水和压载水重量，采用多节点约束技术模拟重量分布情况；紧接着，进行全船的模态分...

【专利技术属性】
技术研发人员：范骏杰，王铭，付佳，朱玉龙，
申请(专利权)人：招商局邮轮制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32