Колебания судовых корпусов

Крутильные  колебания.

МЕСТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ  СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЯ 449

B=u/(x)e'V, 6=6;(x)e"V, it>=ty(x)e"V (39) из (38) можно получить систему уравнений для отыскания форм колебаний v/ (x),

В приближенных расчетах крутильные и горизонтальные поперечные колебания принимают  независящими друг от друга и, кроме того, не учитывают деформации сдвига и инерцию вращения при изгибе.

Частоты и  формы свободных колебаний определяются в этих случаях из уравнений

Между крутильными  и продольными колебаниями существует полная формальная аналогия и поэтому  в уравнении (4а) вместо Bt, А следует подставить Вг, Ук.

МЕСТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ  СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Колебания элементов  корпуса судна — балок набора, рам, перекрытий, пластин обшивки, надстроек, мачт — возбуждаются как в результате непосредственного воздействия  возмущающих нагрузок, создаваемых  работающими двигателями, вентиляторами, насосами, гребными винтами, так и  вследствие периодического смещения опор или опорного контура при общей  вибрации судна.

Расчеты свободных  и вынужденных местных колебаний  судовых конструкций выполняют  с использованием схем однопролетных  и неразрезных балок, плоских  и пространственных рам, изотропных и ортотропных пластин, цилиндрических подкрепленных оболочек, ортогональных балочных решеток — перекрытий и некоторых других.

КОЛЕБАНИЯ СУДОВЫХ  КОНСТРУКЦИЯ колебаний.

Частоты свободных  колебаний открытой решетки (перекрытия) с большим числом одинаковых и  равноотстоящих балок одного из направлений («главное направление») и с несколькими  перекрестными связями, одинаково  установленными на опорах (рис.

JV /v«\4 zzzs^^ e w~w "w=0> (43i определяющего формы свободных колебаний призматической балки, длина

Вынужденные продольные колебания.

При замене перекрытия ортотропной пластиной для определения частот и форм свободных колебаний используют дифференциальное уравнение , (46) где w = w (х, у, t) — перемещения, направленные по нормали к плоскости пластины; т — масса иа единицу площади пластины; ц0 — присоединенная масса жидкости.

При расчете  вынужденных колебаний судовых  перекрытий закон рассеяния энергии  принимают в соответствии с гипотезой  Е.

Расчет вынужденных  колебаний перекрытий судового корпуса.

Редуцирование жесткости корпуса судна при  изгибных колебаниях.

Колебания деформируемых  систем.

 

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

На основании результатов  проделанной работы можно сделать  следующие выводы:

1. На основе комбинирования  ММЭ и МГЭ разработан эффективный численный алгоритм решения задачи о гидроупругих колебаниях корпуса судна и его конструкций.

2. Проведены уточнения  в ММЭ, касающиеся корректности  решения поставленной задачи  и облегчения набора исходных  данных.

3. Создан программный  комплекс <<ЕЬЕМЕЫТ-Н"НЖО)>, применимый для расчета пространственных »идроупругих собственных колебаний многих т1.пов судов и других видов сложных конструкций. Прн его использовании возможен учет взаимостязи общих и местных колебаний. Также возможно построение различных численных моделей иибрации в зависимости от требуемой точности и подробности и: формации и исследуемого вида вибрации (от балочной модели до пространственной). При этом не требуется сколько-нибудь существеннь^ изменений в исходных данных задачи. Это может быть удобно при проектных расчетах йибр'.щни на различных стадиях проектирования корпуса.

4. Использование ПК «ELEMENT-HYDRO»  позволяет отслеживать как ведет себя конструкция при конструктивных изменениях. ПК позволяет заниматься моделирование^ различных конструкций. По результатам счета можно подобрать наиболее удовлетворяющую предъявляемым требованиям конструкцию, которая будет работать в тех или иных условиях.

5. Проведены тестовые  расчеты свободных гидроупругих колебаний судовых перекрытий. Получено хорошее совпадение результатов расчета с данными, полученными по известным приближенным формулам и другом численным методам. Доказана возможность применения комбинирования ММЭ и МГЭ для исследования задач гидроупругостн сложных тонкостенных конструкций.

6. Выполнены расчеты свободных  гидроупругих колебаний реального судового корпуса с применением различных численных моделей.

7. Проведен подробный  численный анализ изменения частот  и форм свободных колебаний  конструкции при изменении ее  конструктивных и геометрических  характеристик. Выявлены и проанализированы  факторы наиболее сильно влияющие на измените частот и форм свободны**, гидроупругих колебаний.

8. ММЭ при пасчете свободных гидроупругих колебаний сложных конструкций показал значительную эффективность в сравнении с другими конечноз емегп шми методами.

8.J. Количество МЭ для  сложной конструкции мо.кет быть от 20 до 100, а в МКЭ количество КЭ может достигать нескольких десятков тысяч. При этом, общее количество неизвестных в ММЭ - 50+1000, а в МКЭ -несколько сотен тысяч.

H.2. Время счета d сравнении с МКЭ, сокращается примерно в 30, а а некоторых случаях в 70 раз в зависимости от сложности задачи.

8.3. Трудоемкость и время  подготовки исходных данных в  ММЭ в 25+40 раз (в зависимости  от сложности конструкции) меньше, чем в МКЭ.

9. ММЭ в комбинировании  с МГЭ открывает более простой  по сравнению с другими конечноэлементными методами путь для практического исследования задач гидроупругости сложных тонкостенных конструкций.

10. Выработаны рекомендации  на предмет определения форм  и час-гот свободных гидроупругих колебаний конструкций в вакууме и в жидкости. /(ля получения более строгой оценки влияния забортной воды необходимо рассматривать в целом связную систему корпус судна. - окружающая его жидкость, причем с учетом упругости судовых конструкций.

 

 

Литература

1. Ипатовцев Ю.Н., Короткин Я.И. Строительная механика и прочность корабля. Раздел IY Динамические задачи прочности корпуса: Учебник. Л.: Cудостроение, 1991

2. Постнов В.А., Калинин В.С., Ростовцев Д.М. Вибрация корабля: Учебник. - Л.: Cудостроение, 1983

3. Курдюмов А.А. Вибрация корабля: Учебник. Л.: Судпромгиз, 1961

4. Справочник по строительной  механике корабля: в 3-х томах / Под ред. акад. Ю.А. Шиманского. Л.: Судпромгиз. 1960