船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法
船舶试验典型振动问题的控制方法
V ol 38No.Z1Apr.2018噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第38卷第Z1期2018年4月文章编号：1006-1355(2018)Z1-0278-05船舶试验典型振动问题的控制方法付佳，徐智言，盛利贤（上海外高桥造船有限公司，上海200137）摘要：由于某超大型液化气船在船舶试航期间出现明显振动问题，为了保证船舶顺利交付，急需在有限时间内提出经济有效的振动控制方案。
通过应用有限元软件对局部振动结构进行模态分析，将计算结果与激励频率范围进行对比，并结合试航试验结果，找出引起局部振动的主要激励源。
采用避开结构固有频率的方法，结合修改时间与优化成本，最终提出经济有效的结构优化方案。
通过再次试航试验，结果表明修改后的结构振动响应有显著减少，验证了优化方案的有效性。
关键词：振动与波；船舶振动；模态分析；振动控制；实船试验中图分类号：U661.44文献标志码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2018.Z1.058The Control Methods for the Typical Vibration Problems inShip TrialFU Jia ,XU Zhiyan ,SHENG Lixian（Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co.Ltd.,Shanghai 200137,China ）Abstract There are some vibration problems of the very large liquefied petroleum gas carrier during the sea trials.In order to ensure the delivery of ship,an economical and effective plan for vibration control is needed to be presented urgently.In this paper,the finite element method is used to analyze the mode of local paring the calculated results with the range of excitation frequency and the data of ship trial,the main excitation source that causes the local vibration are found.By using the method of avoiding the natural frequency of the structure as well as considering the modification time and optimal cost,the economical and effective plans are presented.In the second ship trial,the results show that the vibration response is reduced obviously after modification and the feasibility of this plan is verified.Keywords :vibration and wave;ship vibration;modal analysis;ship trial船舶在运营过程中，会受到外界激励力的影响产生不同程度的振动，当振动过于剧烈时，会对船体结构、设备仪器以及船上人员的舒适性带来损伤。
海洋平台主机舱振动建模仿真分析及试验研究
海洋平台主机舱振动建模仿真分析及试验研究
李慧;殷学文;吴文伟;刘媛慧
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】为了优化结构整体减振性能,以某海洋平台主机舱为研究对象,利用典型运行工况下平台的振动试验实测数据对主机舱柴发机组引起的结构振动传递进行仿真分析,建立不同的主机舱振动计算模型,比较不同边界条件、不同隔振器刚度对计算结果的影响,提出适用于工程实用的较为精确的主机舱整体有限元仿真模型。
通过计算推进器40%功率状态和航行状态2种典型运行工况下主机激励经由机脚、隔振器传递到平台基座的振动传递,并与实船测试结果进行比较,验证了有限元分析模型的合理性和精确性,计算结果可靠,具有较高的工程价值,为后续海洋平台主机舱隔振优化设计提供参考。
【总页数】6页(P74-79)
【作者】李慧;殷学文;吴文伟;刘媛慧
【作者单位】中国船舶科学研究中心、船舶振动噪声重点实验室、深海技术科学太湖实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44
【相关文献】
1.半主动控制方法对海洋平台结构振动控制效果的数值模拟及试验对比研究
2.海洋平台上层建筑振动传递仿真及试验研究
3.海洋平台结构SMA阻尼隔振振动台试验与分析
4.不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台冰激振动试验研究
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海洋立管的涡激振动模型预测方法
海洋立管的涡激振动模型预测方法海洋立管的涡激振动是指在海水流动下，立管表面附近形成的涡流引起立管产生振动的过程。
这种振动会对海洋工程设施的稳定性和寿命产生重要的影响。
为了预测和评估海洋立管的涡激振动，可以使用多种数值模拟方法，其中包括CFD方法、子结构方法和模型试验方法等。
1.CFD方法：计算流体力学（CFD）方法是一种基于数值求解流体力学方程的计算方法。
对于涡激振动问题，可以使用CFD方法模拟流体流动并预测立管的振动响应。
CFD方法的优点在于可以考虑复杂的流动场和立管的几何形状，可以提供详细的流场信息和振动特性。
然而，CFD方法需要大量的计算资源和较长的计算时间，并且对参数的设定和模型的准确性有一定要求。
2.子结构方法：子结构方法是将立管分解为多个小的部分，然后对每个部分进行振动分析的方法。
该方法可以减小计算的复杂性，并将问题简化为多个子问题的求解。
子结构方法可以在不同的涡流条件下对立管的振动特性进行预测，并可以考虑不同部位的结构响应差异。
然而，子结构方法忽略了整体流场和结构之间的相互作用，可能会导致结果的不准确。
3.模型试验方法：模型试验是通过建立立管的物理模型，进行涡激振动实验，并测量振动响应和流场信息。
模型试验方法可以提供直观的实验结果，并可以考虑实际中不可预测的因素。
模型试验方法的缺点是成本高昂，需要大量的实验设备和时间。
此外，模型试验结果的适用性可能受到尺寸效应和相关性的限制。
综上所述，预测海洋立管的涡激振动模型可以使用CFD方法、子结构方法和模型试验方法等。
这些方法各有优劣，研究人员可以根据具体的需求和限制选择合适的方法或将它们结合起来使用，以便更好地预测和评估海洋立管的振动特性。
基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计
基于LabVIEW的船舶舱室甲板虚拟振动测量系统设计李彤;洪明;周力【摘要】针对船舶舱室甲板的结构振动特点,结合有关船舶舱室的甲板结构振动标准文件,运用于虚拟仪器环境软件LabVIEW系统,开发针对船舶舱室的甲板结构振动虚拟测量分析及评价系统.通过对实船舱室甲板的振动测试,对比分析该系统结果与传统模拟振动测试分析仪VA-10的测试结果,认为该虚拟测试系统具有较好的可靠性和较高的精度,能较好满足工程测试的需要.在此系统基础上可以扩展进行船舶结构的运行模态分析功能的搭建,成为航行振动评价及有害振动诊断的工具.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2009(004)002【总页数】6页(P42-47)【关键词】结构振动测试;虚拟仪器;LabVIEW;振动信号分析处理【作者】李彤;洪明;周力【作者单位】大连理工大学船舶工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】U663.6随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，以及这些技术在测量领域的应用，测量仪器依次出现了数字化仪器、智能化仪器和虚拟仪器。
虚拟仪器是计算机技术和测控技术相结合的产物，它一般由信号调制设备、数据采集设备以及基于PC机的虚拟仪器软件构成。
虚拟仪器可由用户按自己的实际要求自行定义和设计，而且可以根据实际需要添加、修改各项功能，使用起来非常灵活。
虚拟仪器的功能主要由软件实现，不仅能执行传统仪器的功能，还能执行传统仪器无法实现的许多功能。
此外，虚拟仪器与传统仪器相比，避免了传统仪器将测试功能固化在硬件中无法修改的弊病，从而使其通用性、可修改性和可移植性有了很大改善，同时在成本上比传统仪器降低了许多。
目前在这一领域内，LabVIEW是使用较为广泛的计算机开发工具。
本文首先介绍虚拟仪器及其系统的构成、软件开发平台以及虚拟仪器的应用，然后介绍系统的整体设计和实现。
船舶结构有限元建模与分析02
[将火箭处理成壳单元和梁单元模型]
3、
●
火箭——壳结构的例子
再近一点眺望火箭
再近一点眺望火箭，则从火箭本身到助推发动机结构的细节处都可以看得到。 例如，壳体部分和助推发动机的连接部分因为是容易发生应力集中的部位，需要 充分进行校核。 象壳体与助推发动机那样的连接部分，为了评价局部区域的3维应力状态用局部 放大的方法就很方便。
3、
●
火箭——壳结构的例子
火箭的模型化
横风吹向发射以后的火箭，火箭就边控制方向边向着目的地飞去。我们称这为姿 态控制。 姿态控制中的火箭，受到很大的弯曲载荷的作用。 这里，为了分析受到横风作用的火箭的强度，来讨论一下CAE分析所用的模型的 Description of the 转换过程。 company’s sub contents 象以前所做的一样，结合分析目的，试试变换眺望火箭的位置。 (1)、从远处来眺望火箭，则是在看到整个火箭而进行简略的模型化处理时的情况。 (2)、在近处来眺望火箭，则是在进行局部的详细的模型化处理时的情况。
[将电车用板单元形成的模型]
2、
●
电车——板架结构的例子
从近处眺望电车
一般来说，具有开口的结构，它的角上要产生应力集中。 象电车这种情况，在设计的时候也应该充分注意这种应力集中的现象。 这时如果使用板单元将结构进行模型化的话就能掌握应力集中的现象。
开口的角落部分，因为是应力急剧变化的地方，这些地方要用相当小的板单元来 模拟，这一点很重要。
●
再走近点眺望铁塔
在把接头周围的强度作为分析目的时，要将铁塔的接头构件以及与接头连接的构 件切出来，并且把这些构件用小块的板状有限单元模型（把它称为板单元）来处 理，再把它们集合起来形成一个结构模型。
船舶振动设计实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解船舶振动的基本原理和影响因素。
2. 掌握船舶振动测试方法及数据处理技术。
3. 分析船舶振动特性，优化船舶结构设计。
二、实验原理船舶振动是指船舶在航行过程中，由于各种因素（如波浪、风力、发动机等）引起的船体、船舱等结构的振动现象。
船舶振动不仅影响船舶的舒适性和安全性，还可能对船体结构造成损害。
本实验旨在通过振动测试和分析，了解船舶振动特性，为船舶结构设计提供依据。
三、实验仪器与设备1. 振动测试仪：用于测量船体、船舱等结构的振动加速度、速度和位移。
2. 激励器：用于模拟船舶在航行过程中受到的波浪、风力等激励。
3. 数据采集系统：用于采集振动测试仪的信号，并进行实时处理和分析。
4. 船舶模型：用于模拟实际船舶的振动特性。
四、实验步骤1. 搭建实验平台：将船舶模型固定在实验台上，连接振动测试仪、激励器和数据采集系统。
2. 设置实验参数：根据实验要求，设置激励器的频率、幅值等参数，以及振动测试仪的采样频率、采样点数等参数。
3. 进行振动测试：启动激励器，模拟船舶在航行过程中受到的激励，同时采集振动测试仪的信号。
4. 数据处理与分析：将采集到的信号传输到数据采集系统，进行滤波、频谱分析等处理，得到船舶振动特性参数。
5. 优化船舶结构设计：根据振动特性参数，分析船舶结构设计中的不足，提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 振动加速度测试结果：通过振动测试仪采集到的振动加速度信号，可以看出船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动加速度较大，尤其在波浪激励下，振动加速度更为明显。
2. 振动速度测试结果：振动速度测试结果表明，船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动速度也较大，且随频率的增加而增大。
3. 振动位移测试结果：振动位移测试结果表明，船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动位移较大，尤其在波浪激励下，振动位移更为明显。
六、结论1. 本实验验证了船舶振动测试方法的有效性，为船舶结构设计提供了依据。
船舶与海洋工程ANSYS有限元分析——建模过程中设备的模拟及重心的调整
8. 施加质量单元、调密度
8.2 施加质量单元
• 船上设备我们一般采用MASS21单元模拟，该质量单元是具有6 个自由度的点单元。
• 模拟设备的方式：MASS21单元 + 刚性梁
• 有必要说，刚性梁即属性设置中，刚度极大，密度极小的梁单 元（虚构件），从而保证了添加刚性梁不增加船体质量而又能 够使设备重量重心与实船上的布置一致！
8. 施加质量单元、调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
假定实船重量为M，重心位置为（X，0，Z）;模型重量为m， 重心位置为（x，0，z）。 ① 调整垂向坐标
调整垂向坐标，即z坐标，把整船分为上中下三部分，如上图 所示。
8. 施加质量单元、调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
③ 全船均匀分配质量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于之前在垂向和纵向质量分布比较均匀，此处可以采取如下处 理方式，得到结果：
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标 将上部分分为6部分，如下图所示。各个部分分得的质量如下表 所示。
左
中
右
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
② 调整纵向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
② 调整纵向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
船舶与海洋工程结构振动研究综述
船舶与海洋工程结构振动研究综述说到船舶，大家肯定会想起它们在大海上的自由航行，浪花翻滚，风帆凌空。
可是你知道吗？这些漂亮的船只，实际上可不是一直都那么“安稳”。
它们在海上航行的时候，时不时会碰到一些“麻烦”，这些麻烦不是什么海盗，也不是暴风雨，而是那种看不见摸不着的东西——振动。
没错，就是振动。
这个听起来有点抽象，但它可是海洋工程中非常重要的问题。
大家听着，它跟船舶的安全、稳定性、舒适性都息息相关。
今天咱们就来聊聊船舶与海洋工程结构的振动问题，看看它们到底是怎么回事，为什么这么重要，为什么它们是那么难搞的。
你想啊，船舶在海上航行的时候，海浪就是它的“亲密接触者”，不管是轻轻拍打，还是汹涌澎湃，都会对船体产生不同程度的影响。
大家试想一下，如果你在海上航行，突然来一阵巨浪，船体剧烈晃动，那种晃动感绝对会让你吓一跳，甚至可能直接让你心跳加速。
船体的振动，不仅让人心里发毛，还可能影响到船员和乘客的舒适性。
更严重的，长期的振动可能还会损害船体的结构，甚至影响船舶的航行性能。
是不是听着就有点毛骨悚然了？振动其实不是偶然发生的事，它可有很多“来头”。
比如说船舶的自身结构，船体设计得不够合理，材料的选择不对，甚至船体本身的重量分布不均，都可能是振动的“源头”。
这些问题就像是船舶的“软肋”，它一旦“中招”，就会在海浪的“调皮捣蛋”下，暴露出它的短板。
所以啊，船舶的振动研究，首先就是要从船体结构入手，看看它能不能抗得住这些“颠簸”。
再不济，研究人员还得通过一些技术手段，比如减震装置、优化设计等，尽量让船体减少振动的影响，保护船员的安全，保证航行的平稳。
但是，振动这个东西，一点儿也不简单。
你以为船体结构的问题就解决了？大错特错！海洋环境可不是人类能轻易控制的。
要知道，海浪的形态、风速、气压等各种因素，每时每刻都在发生变化，根本没有规律可言。
研究人员就像是在和大海“斗智斗勇”，要想找出所有可能导致船舶振动的因素，简直像是大海捞针。
分析水中结构自由振动的三维附加质量矩阵法
分析水中结构自由振动的三维附加质量矩阵法
张文鹏;宗智
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2011(006)004
【摘要】船舶总体振动分析需考虑对船体外部水的影响.通过建立水域三维有限元模型进行计算或者先计算出附加质量后,加入到结构质量中进行计算.随着有限元技术的发展,船舶大都采用三维有限元建模.传统方法,例如刘易斯附加水质量法,虽然考虑到纵向变形,但确没有忽略船体横剖面的变形,因而不够准确.采用三维边界元方法,考虑水中结构振动的三维效应,计算三维附加质量矩阵,并对水中结构振动进行分析.结果表明,水中结构振动是三维变形,应该采用三维附加质量矩阵进行振动分析.【总页数】6页(P13-18)
【作者】张文鹏;宗智
【作者单位】大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部船舶工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部船舶工程学院,辽宁大连116024
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44
【相关文献】
1.三维结构水中刚弹耦合运动附加质量特性分析 [J], 刘莹;杨衡;王毅娜;王庆周;张阿漫
2.圆柱壳结构自由振动特性的传递矩阵法分析 [J], 肖毅
3.具有分支结构的平面刚架静力及自由振动分析的传递矩阵法 [J], 刘庆潭;郑学军
4.具有分支结构的平面刚架静力及自由振动分析的传递矩阵法 [J], 刘庆潭;郑学军
5.三维结构振动诱导流场附加质量的数值分析 [J], 孙旭峰;董石麟
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船舶上层建筑整体振动有限元建模方法研究
50卷第3期（总第187期）中国造船Vol.50 No.3 (Serial No. 187) 2009年9月 SHIPBUILDING OF CHINA Sep. 2009文章编号：1000-4882 (2009) 03-0049-08船舶上层建筑整体振动有限元建模方法研究殷玉梅，赵德有(大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连 116085)摘要对船舶上层建筑整体振动有限元建模方法进行研究，讨论了不同计算模型、边界条件、附加水质量以及装载情况对上层建筑整体振动固有频率的影响。
通过对76 000t油轮、110 000t油轮、8 000TEU级超大型集装箱船、174 000t散货船、30 000t散货船和11 800t散货船六条船的计算，对上层建筑整体振动有限元建模问题得到了一些有益的结论。
关键词：船舶、舰船工程；上层建筑；固有频率；计算模型；振动分析中图分类号：U661.44文献标识码：A0 引言船舶上层建筑是船员休息和工作的地方，也是精密仪器安装较多的场所。
该区域出现严重的振动将直接影响船员的生活和工作以及仪器设备的正常使用，因此上层建筑的振动问题一直受到国内外学者的重视[1~7]。
在现代化船舶布置形式中，机舱和上层建筑布置在艉部的形式日益增多，使上层建筑接近船上两个主要振源—螺旋桨和主机。
另一方面，为了改善驾驶视线的需要，又要适应船员人数减少的情况，往往将上层建筑设计得更高、更短；为了降低噪声，一般采用上层建筑和机舱棚、烟囱结构分离的型式。
这样使上层建筑本身的整体刚度有所减弱，导致上层建筑整体纵向振动固有频率降低，易与螺旋桨叶频和主机高阶纵向激励频率相遇而产生共振。
目前国内外建造的船舶，上层建筑经常发生有害振动，解决这类振动问题的关键是在船舶设计阶段较准确地预报上层建筑整体振动固有频率。
上层建筑整体振动是指上层建筑整体纵向振动、横向振动和扭转振动。
其中上层建筑整体纵向振动是最常见的也是人们最关心的。
船舶结构建模及水下振动和辐射噪声预报
The Model ing of the Ship and Numerical Simulation of Coupled Vibro2acoustic Behavior by FEM/ BEM
元求解方程
[ E ]{ p} = [ D ]{νn}
(4)
计算中要对系数矩阵时的奇异积分问题和在特征频
率处解的不唯一性问题作特别处理 ,该技术已相当
成熟 ,本文不再赘述 。一旦表面压力已求得 ,外部场
压很容易得到 。
在结构面
S
上
i
节点处单频声场的法向声强
I
i n
由下式给出
I
i n
=
1 2
Re{
pi
·(
研究船舶由于结构振动产生的水下辐射噪声 , 有二个问题是必须考虑的 :第一个问题是船舶湿表 面和水之间的流 - 固耦合 ,以及双层壳体中流体的 影响 。求解复杂结构的流固耦合问题的困难 ,往往
收稿日期 :2003208210 作者简介 :彭旭 (1962 - ) ,男 ,湖北人 ,工程硕士 ,室主任 ,从事振动 与噪声研究工作 。
B EM) 对计算结构外部充满无界流体的水动力学问 题是很有效的 。有限元法的优点是计算结构振动包 括流固耦合面上的振动 ,而边界元法对计算无限域 中的声学问题非常有效 。计算机技术的迅猛发展为 求解复杂的大型船舶结构的耦合声振问题提供了前 提 ,本文尝试利用有限元软件 ANS YS 计算船舶结 构与水下声场的耦合振动 ,然后将计算得到的外壳 面上的振动速度作为声场计算的边界条件 ,利用边 界元软件 S YSNO ISE ,计算声学物理量 。论文的主 要工作分为两部分 ,第一部分针对整个实船模型 ,归 纳了船体内部弹性结构的振动 、船体内外壳板与水 介质的耦合振动以及外部流体域中声辐射的方程 , 为解决复杂结构的声振问题提供理论依据 。第二部 分则对一船舶模型进行了耦合振动和声学计算与分 析 。在这一部分 ,首先利用 ANS YS 软件建立了船 舶模型耦合振动的有限元模型 , 并计算了模型的 “湿”模态和在动力系统中模拟的激励源的作用下引 起的船舶壳板耦合振动 。在此基础上 ,取出计算得 到的外壳板面上的振动速度作为边界条件 , 利用 S YSNO ISE 软件计算了水下声辐射 。
面向科教融合协同育人的“振动分析”课程教学模式探索与实践
2016年6月2日，我国正式加入《华盛顿协议》，明确工程教育聚焦学生解决复杂工程问题能力培养的基本定位，标志着中国高等教育取得具有里程碑意义的历史性突破[1]。
从行业发展角度来看，随着我国海军舰船制造水平的转型升级，振动问题逐渐成为制约其整体性能的主要因素，船舶动力装置振动噪声控制领域的高素质人才需求激增。
面对从制造走向创造的历史性转变，未来的工程师需要具备对新颖、复杂的工程系统进行动力学建模、计算、分析、设计和测试的综合能力，逐步走向自主创新、原始创新[2]。
在新的历史发展阶段，对高校的专业人才培养也提出了更高的要求。
聚焦船舶减振降噪行业发展需求，“振动分析”是一门面向船舶与海洋工程以及动力工程及工程热物理等专业的核心理论课程，对于培养研究生分析和解决复杂工程问题能力具有重要的理论意义和应用价值。
学生通过对知识的学习，明确振动现象产生的内在机理，掌握分析振动问题的方法，并获得解决振动问题的能力，毕业后可以胜任船舶动力装置系统振动噪声设计及应用方面的工作。
“振动分析”课程涉及的基础知识非常宽泛，包括“数学分析”“线性代数”“理论力学”“材料力学”等多门课程，具有理论性强、公式多、数理基础要求高等特点，这就要求学生具备良好的知识交叉综合运用能力[3]。
然而，传统的“振动分析”课程教学重点主要集中在对基本概念的讲解和公式推导上，教学内容较为枯燥，学生自主学习积极性不高[4]。
课程教学方式主要以做题和讲题为主，缺少应用、探究、批判、创新等高阶认知过程训练，学生的学习停留在公式推导层面，难于建立基础理论与工程问题的对应关系，缺少理论分析与物理现象之间的桥梁，缺乏对公式背后物理意义的深入理解，更难于运用理论知识解决具体问题[5]。
因此，传统的课程教学模式弊端逐渐成为制约未来创新型人才培养的关键因素[6]。
无论是学者还是工程师，都认为当前我国高校振动类课程的教学模式无法满足高素质创新人才的培养要求[2，7]。
船舶与海洋工程ANSYS有限元分析——建模过程中设备的模拟及重心的调整
左
中
右
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.2 施加质量单元
• 船上设备我们一般采用MASS21单元模拟，该质量单元是具有6 个自由度的点单元。
• 模拟设备的方式：MASS21单元 + 刚性梁
• 有必要说，刚性梁即属性设置中，刚度极大，密度极小的梁单 元（虚构件），从而保证了添加刚性梁不增加船体质量而又能 够使设备重量重心与实船上的布置一致！
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
③ 全船均匀分配质量
由于之前在垂向和纵向质量分布比较均匀，此处可以采取如下处 理方式，得到结果：
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
④ 调整横向坐标
8. 施加质量单元、调密度
8.3 质量如下表 所示。
8. 施加质量单元、调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
8.3 调密度
假定实船重量为M，重心位置为（X，0，Z）;模型重量为m， 重心位置为（x，0，z）。 ① 调整垂向坐标
调整垂向坐标，即z坐标，把整船分为上中下三部分，如上图 所示。
8. 施加质量单元、调密度
船舶与海洋工程ANSYS有限元分析
——建模过程中设备的模拟及重心的调整
8. 施加质量单元、调密度
8.1 工程背景
船体模型在外壳、甲板、舱壁、桁材等整个钢结构建好 之后，其参与抵抗总纵强度的构件均已具备，但是仍需要 将上层建筑、舾装等船上设备布置上，并保证船体模型的 总重量重心与实船相符，进而才可以对船舶进行不同工况 的受力分析。
8.3 调密度
8. 施加质量单元、调密度
海洋工程中的结构共振分析与防护研究
海洋工程中的结构共振分析与防护研究随着海洋工程技术的不断发展，越来越多的人开始关注海洋结构的共振问题。
结构共振是指结构本身因外部激励引起的自然振动。
对于海洋结构而言，共振问题不仅会导致结构破坏，还会影响工程的稳定性和性能。
因此，研究结构共振的原因和防护措施对于保障海洋工程的安全运行至关重要。
一、结构共振的成因结构共振的成因有很多种因素。
其中，最主要的因素是周期性外部激励，如波浪、潮汐等。
当结构的振动频率与外部激励的周期相同或者相近时，结构将呈现出共振状态。
此外，结构自身的固有频率和阻尼特性也会影响共振的发生。
二、结构共振的危害结构共振的危害可以表现为两方面。
首先，共振会导致结构的振幅增加，或者造成结构破坏。
其次，共振还会影响结构的稳定性和性能，例如会导致结构的疲劳损伤等。
三、结构共振的防护为了防止结构的共振，需要采取一系列防护措施。
其中，最常用的方法是增加结构的阻尼特性。
阻尼的本质是将结构的振动能量转化为热能或其他形式的能量消耗掉，从而达到抑制振动的目的。
在海洋工程中，通常采用的阻尼装置包括减震器、磁流变阻尼器、液体阻尼器等。
另外，为了减小外部激励对结构的影响，还可以采用一些隔振措施，如安装橡胶垫、弹簧隔振器等。
此外，选择合适的材料也可以有效地防止共振。
四、结构共振的数值模拟结构共振的数值模拟是研究共振问题不可或缺的一部分。
数值模拟可以用来评估不同结构参数对共振的影响，并可以通过调整参数来寻找最优的结构设计。
此外，数值模拟还可以用于预测结构在不同激励下的响应情况，从而为防范共振提供参考。
对于海洋工程而言，结构共振的数值模拟需要考虑到更多的因素，如波浪特性、流体动力学效应、海床特性等。
因此，需要采用一些专门的工具来进行模拟，如ANSYS AQWA等。
五、结构共振研究的挑战与机遇海洋工程中的结构共振问题是非常复杂的。
由于海洋环境的复杂性，结构共振的研究需要考虑到诸多因素，并需要运用多种学科知识。
此外，计算方法和模拟工具的限制也给研究共振问题带来了一定难度。
船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法
船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法摘要：随着现代化科学技术的迅猛发展，各行业都步入了一个全新且迅速的发展阶段，尤其是对于海洋领域的探索与征服。
自改革开放以来，我国在船舶的研究和技术的革新等方面都已经有了全面的发展，并经过多年来的努力已经取得了非常大的进步，这对于推动我国海洋技术的发展来说是具有极大意义。
本文将在海洋工程的研究基础上，对设备的合理运行进行了深入性研究，在设备应用建模上进行了相应的探讨。
关键词：船舶和海洋工程；建筑模型；技术创新前言：科技的进步促进了船舶技术的迅速发展，为了能够更好的满足于现代化的发展现状，人们在海洋行业进行了更深入性的探索，进行了进一步的发展与创新。
然而，受外界等各项因素的影响，严重的阻碍了探索的进程。
而随着科学技术的不断发展，人们运用计算机网络系统可以实现人们无法完成的工程。
在海洋探索方面，运用计算机建立建筑模型是新兴的，也是对于进一步探索的重要的关键的一步。
下文中我们将进行进一步的探索。
1目前海洋探索以及船舶技术的模型种类就目前我国海洋探索以及船舶技术的模型种类进行分析，其中有种模型是以建筑为中心，并进行进一步的具体分析，这种模型的特点是把不同的设备进行不同的分配，使得各个物件都可以得到充分的利用，为了更好的呈现出这种模型，人们大多用具体的图表进行演示。
运用这种形式是为了更好地研究相关的货物以及设备的分布情况，从而方便决策者进一步的进行科学的决策。
运用电子计算机网络系统对于相关的设备结构进行模拟，而模拟的方法是通过网络系统构造出的无数条框架结构结合成相一致的设备，这样可以方便进行更好的模拟，此外，通用的技术还有根据不同的形状大小进行分类，探究各种设备如何能够保持均匀有效的分布，合理进行分配，对于宝贵的空间资源进行充分的合理利用，更好地增加工作效率。
除了相关的抽象的模型之外，有些信息还是需要通过具体的数据表现出来的，这种通过具体的数字表现出来的模型的形式也是有多种分类的。
基于振动测试的海洋平台结构简化模型
基于振动测试的海洋平台结构简化模型闫天红;王凤山;姜民政;周国强【摘要】针对海洋平台结构复杂、节点众多、水下部位振动传感器不易布置等因素导致的实测模态信息空间不完备问题,首先引入平台各层刚体运动的假设,利用海洋平台结构三维有限元模型,按柔度方法将平台简化为x、y向平动的串联多质点模型;通过平台水面以上传感器的布置,采用GUYAN振型扩展方法来估计未测量水下部位的振型值,解决了实测模态信息不完备问题,以某海洋平台为例,对上述方法的有效性进行数值验证.数值结果表明,简化模型与有限元模型的计算结果吻合较好,且可以大大提高计算效率,节省计算时间;在水下部位无测点的情况下,GUYAN振型扩展方法可以比较精确地实现低阶模态振型扩展,具有良好的工程应用前景.%The offshore platform′s structure is complicated with large number of joints.It' s difficult to locate the underwater vibration sensors, so that the space of the measured modal information is incomplete.The assumption of rigid motion was intro-duced;the three-dimensional FE model of offshore platform structure was used to simplify the platform into a series of multi parti-cle model with translational motion according to the flexibility method.Through the sensors above the surface of the platform, the GUYAN mode expansion method was adopted to estimate the vibration mode values of the underwater part to solve the problem of incomplete measurement modal information.An offshore platform was taken as an example to verify the effectiveness of the pro-posed method.The numerical results showed that the simplified model is in good agreement with the finite element model, and can greatly improve the computationalefficiency.In condition of that the underwater part has no measuring point, the GUYAN mode expansion method can be used to realize the low order modal shape expansion more accurately, and has a good prospect of engineering application.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2018(047)003【总页数】4页(P178-181)【关键词】海洋平台;简化模型;振型扩展;模态分析【作者】闫天红;王凤山;姜民政;周国强【作者单位】东北石油大学,黑龙江大庆163318;大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆163712;东北石油大学,黑龙江大庆163318;东北石油大学,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】U661.44;P752固定式海洋平台通过打桩的方法固定于海底，在长期服役过程中，由于受到腐蚀、疲劳、碰撞及恶劣的海洋环境等影响，平台结构会产生损伤，给海上石油生产带来风险。
ABAQUS在船舶海洋工程中的应用
ABAQUS是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，其在船舶海工方面有着广泛的应用。
以下是ABAQUS在船舶海工方向的几点应用。
1. 船体及船载设备结构强度分析船舶的总体强度分析在船舶的设计中是首先需要考虑的问题。
对于船舶在海上航行时遭受到的风浪载荷的抵抗能力，也是船舶在设计时需要考虑的重要因素之一。
船的结构庞大，往往是计算模拟的难点所在。
非线性有限元分析软件ABAQUS进行船体及船载设备的强度分析。
其中ABAQUS/Standard是一个通用的分析模块，它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电响应等。
对于通常同时发生作用的几何、材料和接触非线性问题，能够采用自动控制技术处理。
此外，软件针对海洋平台分析还专门开发了模块Aqua，它包括海洋平台和立管分析，J管道拉伸模拟，基座弯曲计算和漂浮结构研究等。
稳态水流和波浪效果模拟可以实现对结构施加拉、漂浮和流体惯性加载，对于在流体表面以上的结构还可以实现风力加载。
下图是对某型舰艇进行强度分析的结果，实际计算中分别考虑了在6 级和9 级海况下船舶的抗风浪能力。
2. 舰船及其零部件模态分析船舶的频率分析对于船舶设计来讲十分重要，在设计中一定要使得船舶的设计频率能避开船舶行驶环境中常遇到的风浪载荷的频率。
在进行船舶频率分析中存在两个难点：1）船舶的结构大，单元很多，导致求解时间很长；2）由于水的作用，导致频率的大小有偏移，从而湿模态分析就显得非常重要。
对于这两个难点，有限元在线都提供了相应的解决方案。
利用AMS（Automated Multilevel Substructure）求解器，可以解决大模型的模态提取问题。
大型结构由于零件众多，各个部件之间的接触、摩擦、过盈装配等工况都对频率有影响。
利用ABAQUS杰出的接触求解能力以及其它非线性求解能力，使得真实模拟大型结构的频率成为可能。
对于船舶湿模态提取问题，传统的方法是把附着水的质量作为附加质量点加在船体模型上进行计算，这样一来工作量较大，需要把各站的重量手工加上去，同时不能考虑水和船体的相互作用。
多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的建模与计算方法研究
多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的建模与计算方法研究随着海洋经济的快速发展，大型船舶的设计和建造已经成为一个重要的领域。
而在海上遭遇地震等自然灾害，安全等问题也变得异常突出。
因此，对于船舶结构的抗震性能研究越来越受到了人们的关注。
多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的建模与计算方法研究，也因此在海洋工程中显得尤为重要。
一、多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的背景在介绍多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的建模与计算方法研究之前，我们先来了解一下背景。
多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的背景在于，现在的大型船舶已经超越了简单的纯船体结构，包括了许多新颖的结构形式，例如多体系统、振荡翼、水动力弹性换向系统等。
而这些不同的物理场相互作用，形成了一个复杂的耦合系统。
在地震或其他自然灾害发生时，这些因素将会影响船舶的动态响应和结构稳定性，因此需要研究船舶结构的抗震性能，以确保船舶航行的安全。
二、多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的建模多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的建模需要考虑多个物理过程和各种耦合关系。
首先，我们需要对船舶结构进行数学建模，确定结构的固有频率和模态振型。
同时，需要考虑坐标系和动力学方程来描述结构的运动。
接下来，我们需要考虑船舶所受到的不同物理场的影响，例如水体的影响、船员的影响、气象的影响、地震影响等。
这些因素将导致船舶受力和运动的变化，从而影响船舶结构的稳定性。
此外，考虑到多物理场之间的相互作用，我们还需要研究不同物理场之间的耦合关系。
例如，水动力和结构的耦合、人员和结构的耦合等等。
这些因素将影响船舶的动态响应，并可能导致船舶出现失稳等问题。
三、多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的计算方法在进行多物理场耦合作用下船舶结构抗震性能分析的计算时，我们需要考虑许多因素。
其中一个重要的因素是结构的动态响应特性。
我们可以通过基于有限元和模态分析的方法，建立结构的数学模型，并计算结构的固有频率和模态振型。
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船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法
摘要：随着现代化科学技术的迅猛发展，各行业都步入了一个全新且迅速的发展阶段，尤其是对于海洋领域的探索与征服。
自改革开放以来，我国在船舶的研究和技术的革新等方面都已经有了全面的发展，并经过多年来的努力已经取得了非常大的进步，这对于推动我国海洋技术的发展来说是具有极大意义。
本文将在海洋工程的研究基础上，对设备的合理运行进行了深入性研究，在设备应用建模上进行了相应的探讨。
关键词：船舶和海洋工程；建筑模型；技术创新
前言：科技的进步促进了船舶技术的迅速发展，为了能够更好的满足于现代化的发展现状，人们在海洋行业进行了更深入性的探索，进行了进一步的发展与创新。
然而，受外界等各项因素的影响，严重的阻碍了探索的进程。
而随着科学技术的不断发展，人们运用计算机网络系统可以实现人们无法完成的工程。
在海洋探索方面，运用计算机建立建筑模型是新兴的，也是对于进一步探索的重要的关键的一步。
下文中我们将进行进一步的探索。
1目前海洋探索以及船舶技术的模型种类
就目前我国海洋探索以及船舶技术的模型种类进行分析，其中有种模型是以建筑为中心，并进行进一步的具体分析，这种模型的特点是把不同的设备进行不同的分配，使得各个物件都可以得到充分的利用，为了更好的呈现出这种模型，人们大多用具体的图表进行演示。
运用这种形式是为了更好地研究相关的货物以及设备的分布情况，从而方便决策者进一步的进行科学的决策。
运用电子计算机网络系统对于相关的设备结构进行模拟，而模拟的方法是通过网络系统构造出的无数条框架结构结合成相一致的设备，这样可以方便进行更好的模拟，此外，通用的技术还有根据不同的形状大小进行分类，探究各种设备如何能够保持均匀有效的分布，合理进行分配，对于宝贵的空间资源进行充分的合理利用，更好地增加工作效率。
除了相关的抽象的模型之外，有些信息还是需要通过具体的数据表现出来的，这种通过具体的数字表现出来的模型的形式也是有多种分类的。
例如根据不同的信息种类也可以把模型分为以质量为主，以形状为主或者是通过具体的数字反应出准确的信息等多种形式。
但是根据长期的经验来看，上文中所提到的这些常见的模型方式都存在着这样或者那样的问题，所造成最后模拟出来的信息并不是十分准确，一定程度上影响了正常的工作效率。
有时候一个微小的误差都会造成严重的后果，如何解决这些问题成为了现阶段发展研究的重中之重。
2为了解决误差而提出一种新的模型方式以及这种方式的优点
现在新介绍的这种建筑模型的方式，依旧是以计算机电子网络为基础。
都知道进行以上的种种研究，采取多种方法的最终目的都是为了增加船舶在航行过程中的安全系数，使得能够更加安全地航行。
而为了安全航行首先所要考虑到的就是如何减轻船舶在海洋环境下的震动频率。
所谓的这种频率，其摆动的大小是受多种因素共同作用影响，其中，影响最大的就是船舶本身的重量以及船的坚硬程度所决定的。
对于研究同一艘船而言，船本身的重量一定是保持不变的，所要研究的就是如何增加杆的硬度，这样才能更加安全地保持行驶。
而增加坚硬程度也是有多种因素的影响，这是由一个具体的公式推算出来的。
我们要通过这个模型以及公式建立表格，对于表格中所提及的数据进行具体准确的分析，由此来找出
增加船体安全性的方法。
对于相关数据进行具体分析所得出的结论。
在船本身质
量以及其他自身的各方面的条件一致的情况下，要想增加稳定程度就必须考虑到
船杆，这是由多方面因素造成的。
而通过这种建模方式所得到的具体数据，并且
对于这些具体数据的具体分析可以得知，在其他条件不变的情况下，影响船的稳
定性是与船杆的宽度以及坚硬程度所影响的。
只有抓住这两个重点才能更好地对
于船舶的安全运行有一个更加直观的了解与认识。
但是，仅仅有这样的认识还是
远远不够的，还必须充分考虑到其他因素。
虽然运用现行的方法可以在一定程度
上减少误差，但是所得到的结果并不是百分之百准确的。
由于船舶的研究以及航
行的重要性，这就要求相关的从业人员精益求精，坚持实事求是的态度，正视在
研究过程中所遇到的种种问题。
而上文中我们提及的两个影响因素，在实际操作
过程中只需要控制好一个变量即可，不需要两者都进行控制，否则只能物极必反。
坚持科学的原则，增加研究结果的科学性，使得研究的结果更加安全可靠。
但是
在实际应用中通常存在诸多问题，以下我们将进行深入分析。
3对于本文中所提到的建模方法所得到的结果进行具体分析
通过运用相关的公式对于所得出的数据进行一个具体的计算，可以得到相关
的计算结果，通过对于结果的具体分析可以得到一系列关于船舶安全性的问题。
在研究过程中要充分考虑到各种偶然因素的影响以及各种误差。
在对于相关的结
果的研究过程中必须注意运用科学的方法，通过控制变量的方法，通过改变自变
量来观察因变量的数据变化情况，由此可以得出船杆是影响船舶安全的重要因素
之一。
我们得到的具体数据之后必须继续坚持实事求是的态度，进行更加进一步
准确科学分析。
通过相关计算过程我们可以知道，在船自身的条件不变的情况下，随着船体基座的重量以及质量的不断增加，原来的研究方法所得到的数据与本文
中所提到的建模方式说得倒的数据进行分析比较我们可以知道，船体本身重量的
不断增加，原有的方法与现有方法的数据有着很大的差异，而不同的是原来的研
究方法的数据波动十分大，而经过本文的计算方法数据较为稳定，更好地能够方
便进一步的研究，说明本文提到的船身杆的建模方法的准确性更高，更能找到影
响安全性的因素。
而通过对于各种情况下的具体计算结果我们可以知道，就算精
确的模型方法是科学的，但是误差仍然是不可避免地存在，经过以上的种种研究
所得到的结果以及数据有两点需要说明，首先，就是以上种种的数据调查研究所
选取的船杆的横截面积是固定的，一旦要选取其他的横截面积就必须进行相对应
的调整。
此外，就是研究对象的数量问题，由于存在偶然性也要考虑到多种情况
的出现，建议进行多次的准确的实验进行具体分析，以保证所得到的结果更加科
学准确，更加能够保证船舶在日后能够更加安全地在海洋中航行。
4对于建筑模型的计算方法以及计算结果的思考
为了保证船舶行驶的安全，就必须要控制船杆的横截面积以及相关的变量，
以保证船舶本身安全地进行航行，在研究的过程中必须充分重视相关外部条件对
于船本身的影响，以及对于建模过程的误差，因为这些误差一旦不进行重视就会
造成严重的损失，并且这些误差是无法被避免，一定会存在的。
这就要求我们正
视这些细微之处，不放过任何一丝一毫的差别，尽量的减少误差，使得所造成的
损失降低至最少，推动人类对于海洋的不断探索。
结论：
综上，人类对于海洋的探索是一个漫长的过程，需要不断地技术革新，建筑
模型是运用当今互联网技术对于船舶的安全与稳定进行一系列的研究。
虽说本文
对比了原有的建模方法以及新型的方法之间的差别，并不是完全否认原有的方法，
而是可以在不同情况下可以分别使用不同的研究方法。
对于不同质量不同种类的船舶应该有不同的研究方法，这就要求决策者根据实际情况，坚持实事求是的态度，选取适合的方法进行研究，减少误差，使得船舶更加安全稳定地航行在海洋之上。
参考文献：
[1]金咸定.船体振动学[M].上海:上海交通大学出版社,1988.
[2]何力.船舶板架结构动力优化设计方法研究[D].华中科技大学2011.
[3]庞福振，姚熊亮，朱理.船舶结构高阶动力分析的模型简化方法研究[J].船舶力学，2010，14（11）：1263-1275.。