基于子结构导纳法的UUV动力舱段参数化建模研究

作者:韩飞;王敏庆 刊名:西北工业大学学报 上传者:毛进星

【摘要】采用子结构导纳法建立了由燃料泵、主机、隔振圈以及舱段壳体组成的动力舱段耦合结构振动传递计算模型,计算了耦合结构的机械导纳,并通过试验验证了模型的有效性。以燃料泵受到的激励载荷作为输入参数,求解了舱段壳体目标点处的振动响应,以此开展了参数影响规律研究,结果表明:在300~1 500 Hz频率范围内,采用密度及杨氏模量较小的材料作为燃料泵选材能够有效降低舱段壳体的振动响应;摆盘箱结构参数对于舱段壳体振动响应的影响比气缸体结构参数更为显著,增大摆盘箱结构的厚度能够降低舱段壳体的振动响应。

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年 月 第 卷第 期 西 北 工 业 大 学 学 报 基 于子 结 构 导 纳 法 的 动 力舱 段 参 数 化 建 模 研 究 韩 飞 ,王敏 庆 (西北工业 大学 动力与能源学院 ,陕 西 西安 ) 摘 要 :采 用子结构 导纳法建 立 了由燃料 泵、主机 、隔振 圈 以及 舱段 壳体 组成 的 动力舱段 耦 合 结构振 动传递计 算模 型 ,计 算 了耦合结构 的机械 导纳 ,并通过试验 验证 了模 型的有 效性 。 以燃料 泵 受到 的激 励载荷作为输入参数 ,求解了舱段 壳体 目标点处的振动响应 ,以此开展 了参数影响规律研 究,结果表 明:在 频率范围内,采用密度及杨氏模量较小的材料作为燃料泵选材能够有效降低舱 段 壳体的振动响应 ;摆盘箱结构参数对于舱段壳体振动响应的影响比气缸体结构参数更为显著,增大 摆 盘箱 结构的厚度 能够降低舱段 壳体 的振 动响应 。 关 键 词 :子 结构 ;机械 导 纳 ;振 动传 递 中 图分类 号 :; 文献标 志码 : 文章 编 号 :() 随着现代高科技的迅速发展 ,无人水下航行器 (,)的 隐 蔽 性 和攻 击力不断增强。的声 隐身 设计 已成为研发和 建 造 过程 中不 可或 缺 的重要 环节 。 国 内众 多学 者采 用有 限元方法 与统计能量方法 围绕 结构振动 与辐射噪声开展 了大量 的研究工作。由于 结 构非常复杂 ,采用有 限元方法求解存在计算量巨大 、 计算耗时过长等问题 ,为了提高分析频率上限,通常 只能 以牺牲舱段内部结构 的建模精度为代价 ,例如 将 动力舱 内部 结 构简化 为集 中质 量或 只保 留安装 隔 板。。采用 统计 能 量 方法 能 够 有 效 解 决 结 构 宽带 高频的振动噪声问题 ,但受模态密度等条件限制 ,不 适用 于低 频结 构 振 动 问题 的研 究 。此外 ,在 统 计 能 量分 析模 型 中 ,研 究 者 通 常将 舱 段 壳 体 的 平 均振 动 响应作为输 入参数剖,对结构振动及 辐射 噪声进 行 预报 。在 工程 实 际 中 ,主机 及 各 类 辅 机 的 振 动是 结 构机 械 噪声 的主要 振 动 源 ,其 振 动通 过 隔 振 圈传递给舱段壳体 ,引起舱段壳体的弯曲振动 ,进而 形成结构水下辐射噪声。因此 ,如能对动力舱段 内 部结构进行有效建模 ,从结构振动源头人手 ,保留结 构振动传递路径的完整性 ,建立套动力舱耦合结 构参数化理论计算模型 ,对于 结构 的减振降噪 设计 具有 重要 参考 价值 。 子结 构导 纳法 的计算 精 度受 分析 频带 的影 响较 小 ,经过 不 断发 展 ,在 工 程 中得 到 了较 为 广 泛 的应 用。本文 分别 建 立 燃 料 泵 、主 机 以及 隔振 圈 的 参数化等效模型 ,并根据各子结构 间的边界连续条 件 ,建立上述子结构组成 的动力舱段耦合 结构振动 传递参数化模型 ,获得耦合结构机械导纳 ,以燃料泵 所受实际激励力作为输入参数 ,求解舱段壳 的振动 响应 ,开 展 参 数影 响规 律 研究 ,为 结 构 减 振 降 噪设 计 提供参 考 。 子结构建模 辅 机 动 力舱 段 内部结 构 主 要包 括 主 机 、隔 振 圈 以及燃料泵等辅机结构 ,其 中辅机结构通常较为复 杂 ,难以使用解 析法对其进行建模。本文 以燃料泵 为研究对象 ,采用有限元分析软件开展模态分析 ,发 现 在 频 段 内仅 出现一

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