溫華兵，劉林波，夏兆旺，彭子龍（江蘇科技大學 振動噪聲研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

復(fù)合阻振技術(shù)在艦船支撐結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

溫華兵，劉林波，夏兆旺，彭子龍
（江蘇科技大學 振動噪聲研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

基于質(zhì)量阻振機理，分析了阻振質(zhì)量偏置安裝及空心阻振質(zhì)量結(jié)構(gòu)對阻振性能的影響，提出了綜合質(zhì)量阻振與阻尼減振的支撐結(jié)構(gòu)復(fù)合阻振技術(shù)。采用FE-SEA法，建立了支撐結(jié)構(gòu)至圓柱殼體的振動傳遞及聲輻射特性分析模型。對比了支撐結(jié)構(gòu)底部阻振、四周阻振和雙層阻振的阻振性能，分析了在支撐結(jié)構(gòu)表面粘貼阻尼材料的減振降噪性能。結(jié)果表明，雙層阻振比單層阻振、約束阻尼比自由阻尼的減振降噪效果更加明顯，復(fù)合阻振技術(shù)比單獨減振設(shè)計的減振頻率更寬，減振效果更好。復(fù)合阻振技術(shù)對支撐結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計具有工程應(yīng)用價值。

支撐結(jié)構(gòu)；質(zhì)量阻振；阻尼減振；復(fù)合阻振；FE-SEA法

0 引 言

Cremer和Heckl[1]最早提出阻振質(zhì)量（blocking mass）的概念，并對其阻波特性進行了分析。石勇等[2]利用波動理論方法，分析了振動波在鋼板結(jié)構(gòu)中傳播遇到方鋼結(jié)構(gòu)時的反射、透射等傳播規(guī)律。車馳東等[3]研究了任意入射角度振動波及阻振質(zhì)量對多轉(zhuǎn)角板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)聲的阻抑特性。劉見華等[4]研究了多個阻振質(zhì)量阻抑結(jié)構(gòu)聲的傳遞。申華等[5]研究了平板結(jié)構(gòu)中空心方鋼阻振質(zhì)量的性能。姚熊亮等[6]基于阻抗失配原理，在艦船舷間振動的主傳遞通道上設(shè)計了幾種高傳遞損失的復(fù)合托板結(jié)構(gòu)。計方等[7]研究了船體結(jié)構(gòu)中插入阻振質(zhì)量與粘彈性夾層對振動波的復(fù)合阻抑特性。在工程應(yīng)用中，減少阻振質(zhì)量的附加質(zhì)量，拓寬阻振質(zhì)量的阻振頻率范圍，增加阻振效果尤其是對低頻的阻振效果，成為阻振質(zhì)量的發(fā)展方向。

機械設(shè)備的基座結(jié)構(gòu)是設(shè)備振動傳遞到船體結(jié)構(gòu)的最重要通道。為更好地發(fā)揮該通道在減振降噪中的作用，李江濤[8]設(shè)計并研究了復(fù)合結(jié)構(gòu)基座的阻振性能。王獻忠等[9]研究了含阻振質(zhì)量基座的圓柱殼隔振特性。姚熊亮等[11]、田正東等人[12]研究了阻振質(zhì)量偏心距對基座結(jié)構(gòu)隔振特性的影響，給出了基座阻振質(zhì)量隔振效果工程快速預(yù)報計算公式。結(jié)構(gòu)中阻振質(zhì)量阻振性能的研究方法包括波動法[1-4]、阻抗法[13]、有限元法[5-6]和FE-SEA法等。FE-SEA法用統(tǒng)計能量法描述剛度低、模態(tài)密度密集的子結(jié)構(gòu)，用有限元法描述剛度大、固有頻率高的子結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜結(jié)構(gòu)中高頻聲振性能分析的重要方法[14]。本文提出了空心阻振質(zhì)量結(jié)合粘彈性阻尼減振的復(fù)合阻振技術(shù)，采用FE-SEA法研究了復(fù)合阻振設(shè)計在船體支撐結(jié)構(gòu)中的阻振效果。

1 板結(jié)構(gòu)對彎曲波傳遞的阻抑特性

結(jié)構(gòu)中材料屬性突變、截面積突變、轉(zhuǎn)角和加強肋等不連續(xù)因素的存在，會使彈性波在傳播過程中發(fā)生反射現(xiàn)象，從而起到隔離一部分彈性波傳播的作用。在艦船結(jié)構(gòu)聲學設(shè)計中，沿著振動波傳遞途徑設(shè)置阻振質(zhì)量于板結(jié)構(gòu)結(jié)合處，用以隔離結(jié)構(gòu)聲的傳播，就是源于集中質(zhì)量阻振的思想。圖1為在板結(jié)構(gòu)中偏心布置阻振質(zhì)量結(jié)構(gòu)示意圖。

在無限大平板結(jié)構(gòu)中插入剛性阻振質(zhì)量且對稱布置時，利用波動法可推導(dǎo)出平面垂直入射彎曲波的透射系數(shù)[2]：

圖1 偏心阻振質(zhì)量結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic depiction of eccentric blocking mass structure

透射系數(shù)通常情況下為復(fù)數(shù)，是振動頻率的函數(shù)，當透射系數(shù)的分子等于零時，透射系數(shù)達到最小值，對應(yīng)的頻率稱為全隔離頻率，全隔離頻率時對應(yīng)的μ應(yīng)滿足的條件為：

將阻振質(zhì)量偏心布置時，彎曲波引起的受迫轉(zhuǎn)動產(chǎn)生軸向加速度，從而發(fā)生波形轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生縱波振動形式的衍生波，由阻振質(zhì)量偏心布置產(chǎn)生的衍生波的透射效率[11]：

式中：ω為圓頻率；rs為阻振質(zhì)量質(zhì)心距離板中心位置的偏心距離，ZMw是由偏心阻振質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)慣性和板的彎矩阻抗組成，），其中B、cB為薄板的彎曲剛度和彎曲波的波速；ZFv為板的力阻抗[3]，ZFv=cBm′。

偏心阻振質(zhì)量產(chǎn)生的總隔聲量為：

式中右邊第1項為單個對稱布置的阻振質(zhì)量產(chǎn)生的隔聲量，第2項為單個偏心布置的阻振質(zhì)量產(chǎn)生的附加隔聲量。

若在5 mm厚的無限大平板中插入50 mm×50 mm實心方鋼阻振質(zhì)量，圖2為阻振質(zhì)量偏置布置時由波動法計算得到的隔聲量。若插入50 mm×50 mm，壁厚為5 mm的空心方鋼阻振質(zhì)量，圖3為空心與實心阻振質(zhì)量的隔聲量對比。結(jié)果顯示，阻振質(zhì)量相當于一個“低通濾波器”，對低頻振動波幾乎沒有阻振效果，在全隔離頻率處，阻振質(zhì)量的阻振效果最佳。當將阻振質(zhì)量與板結(jié)構(gòu)的質(zhì)心發(fā)生偏移時，由于阻振質(zhì)量相對于板中性面位置的轉(zhuǎn)動慣量增加，阻振質(zhì)量偏置的全隔離頻率向低頻移動。在無偏置、偏置一半、完全偏置時，阻振質(zhì)量的全隔離頻率分別為4 000 Hz、1 236 Hz和615 Hz。因此，將阻振質(zhì)量與板結(jié)構(gòu)偏移安裝，或者用空心阻振質(zhì)量結(jié)構(gòu)型式，可以拓寬阻振質(zhì)量的有效阻振頻率范圍，提高阻振效果。

圖2 阻振質(zhì)量偏置對隔聲量的影響Fig.2 Effect on sound insulation from partiality blocking mass

圖3 空心與實心阻振質(zhì)量的隔聲量Fig.3 Sound insulation of hollow and solid blocking mass

2 圓柱殼體FE-SEA 混合法模型

研究對象為水下雙層圓柱殼體結(jié)構(gòu)，其外徑2.7 m，內(nèi)徑2.3 m，長度4 m（含20個肋位），壁厚各10 mm，兩端帶艙壁板筋結(jié)構(gòu)。3 mm板厚的帶筋平臺結(jié)構(gòu)位于內(nèi)圓柱殼體內(nèi)部約1/3高度處，四周與圓柱殼體及艙壁直接焊接連接，下方用空心立柱支撐在內(nèi)圓柱殼體上。平臺上支撐結(jié)構(gòu)長330 mm、寬44 mm、高80 mm，面板厚7 mm、腹板和肘板厚3 mm，材料為碳鋼。圖4為雙層圓柱殼體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 雙層圓柱殼體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic depiction of double cylindrical shell structure

經(jīng)有限元計算，圓柱殼體結(jié)構(gòu)、帶加強筋艙壁結(jié)構(gòu)、平臺結(jié)構(gòu)的第1階固有頻率分別為111 Hz、168 Hz和154 Hz，模態(tài)分布相對較密集；支撐結(jié)構(gòu)的第1階固有頻率為893 Hz，固有頻率高，模態(tài)分布較為稀疏。由于圓柱殼體、平臺結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)和阻振質(zhì)量之間的動態(tài)特性存在較大差異，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單一使用FEM或SEA所建立的模型難以滿足寬頻范圍的振動特性分析。因此，將剛度相對較大的支撐結(jié)構(gòu)（含面板、肘板、腹板）和阻振質(zhì)量采用FEM建模，以準確描述阻振質(zhì)量幾何形狀及布置位置等詳細結(jié)構(gòu)特征，劃分為96個有限元板殼單元；將剛度相對較小、模態(tài)較為密集的圓柱殼體、殼間環(huán)腹板、艙壁和平臺結(jié)構(gòu)等薄殼結(jié)構(gòu)采用SEA建模，劃分為232個子系統(tǒng)。圖5為FE-SEA模型的子結(jié)構(gòu)與功率流，圖中點劃線內(nèi)為SEA子系統(tǒng)，點劃線外為FEM子系統(tǒng)，粗線表示FEM子系統(tǒng)與SEA子系統(tǒng)的混合連接，細線表示FEM、SEA同類子系統(tǒng)的連接，箭頭表示SEA功率流流向。

圖5 FE-SEA模型的子結(jié)構(gòu)與功率流Fig.5 Subsystem and power flow of FE-SEA model

圖6 支撐結(jié)構(gòu)至圓柱殼體的振動傳遞函數(shù)Fig.6 Vibration transfer function of cylindrical shell from base structure

當圓柱殼體結(jié)構(gòu)模型置于空氣中時，采用低頻空氣彈簧支撐，開展了平臺結(jié)構(gòu)上支撐結(jié)構(gòu)至殼體表面的振動傳遞特性實驗，得到了圓柱殼體結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)[15]。實驗時激勵加載在支撐結(jié)構(gòu)面板上，測試圓柱殼體表面不同位置的振動加速度，圖6為支撐結(jié)構(gòu)至圓柱殼體表面軸向為中部10#肋位、周向為頂部位置的振動傳遞函數(shù)（基準值為10-6）仿真與實驗結(jié)果。結(jié)果顯示，在50~5 000 Hz寬頻范圍內(nèi)，振動傳遞函數(shù)隨著頻率的增加而提高，對于相同激勵力，高頻激勵力更容易引起圓柱殼體的表面振動；FE-SEA混合法仿真與實驗得到的傳遞函數(shù)合成值分別為122.8 dB、120.8 dB，計算誤差為2 dB。結(jié)果顯示，圓柱殼體表面大多數(shù)位置的振動傳遞函數(shù)仿真與實驗結(jié)果較為接近，說明所建立的FE-SEA混合模型與實際結(jié)構(gòu)的振動傳遞特性基本一致，可用于平臺上支撐結(jié)構(gòu)的振動傳遞特性分析。

3 平臺支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量阻振技術(shù)

為減少動力機械設(shè)備激勵支撐結(jié)構(gòu)面板時傳遞到圓柱殼體外部的振動與輻射噪聲，采用截面尺寸為20 mm×20 mm，壁厚為4 mm的空心方鋼阻振質(zhì)量，設(shè)計了底部阻振、四周阻振、雙層阻振共3種阻振方案。底部阻振方案為：在支撐結(jié)構(gòu)的腹板底部插入阻振質(zhì)量；四周阻振方案為：在支撐結(jié)構(gòu)的四周平臺結(jié)構(gòu)上270 mm×115 mm范圍四周插入阻振質(zhì)量；雙層阻振方案為：同時插入底部阻振質(zhì)量和四周阻振質(zhì)量。如圖7所示為支撐結(jié)構(gòu)的阻振設(shè)計方案示意圖，空心阻振質(zhì)量采用布置在平臺結(jié)構(gòu)上方的完全偏置設(shè)計方案。

圖7 支撐結(jié)構(gòu)的空心阻振設(shè)計方案Fig.7 Design project of hollow blocking mass on base structure

作為水下航行器的圓柱殼體結(jié)構(gòu)，在工作時殼體內(nèi)部為空氣，雙層殼間與外殼體四周為海水介質(zhì)。假設(shè)該圓柱殼體在無限海水域中處于自由狀態(tài)，在支撐結(jié)構(gòu)上安裝的輔機設(shè)備為某型號風機，其激勵力的頻譜特性如圖8所示，主要擾動頻率主要分布在100~1 000 Hz中頻范圍，總激勵力大小為19.2 N。

對于支撐結(jié)構(gòu)腹板底部阻振、四周阻振和雙層阻振時，仿真對比風機激勵產(chǎn)生的阻振效果。圖9為圓柱殼體表面的水下輻射聲功率，其主要峰值出現(xiàn)在630 Hz和2 kHz頻率處。與無阻振時的輻射聲功率對比，底部阻振、四周阻振時具有阻振效果的起始頻率分別為2 kHz、3.15 kHz，在低于該頻率時不但沒有阻振效果，輻射噪聲反而有所放大；雙層阻振時在50 Hz起具有阻振效果，高于100 Hz頻率的阻振效果在1 dB以上，高于1 kHz頻率的阻振效果在2 dB以上，在3.15 kHz時的阻振效果為8.8 dB。在無阻振、底部阻振、四周阻振和雙層阻振時，圓柱殼體產(chǎn)生的水下輻射聲功率分別為85.7 dB、86.6 dB、88.0 dB和83.1 dB，底部阻振、四周阻振甚至使得輻射噪聲增加，而雙層阻振的阻振效果為2.6 dB。

圖8 輔機設(shè)備的激勵力頻譜圖Fig.8 Exciting force spectrum of auxiliary equipment

圖9 結(jié)構(gòu)阻振后圓柱殼體的輻射聲功率級Fig.9 Radiation sound power level of cylindrical shell with blocking mass

因此，對于本文研究的結(jié)構(gòu)模型，對支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計的雙層阻振比單獨底部阻振、四周阻振的有效阻振頻率大幅下降，阻振效果增加。其原因是，由基座面板經(jīng)腹板傳遞的入射波在空心阻振質(zhì)量處，需要經(jīng)過多個轉(zhuǎn)角的波形轉(zhuǎn)換，尤其是經(jīng)過兩次阻振后，結(jié)構(gòu)的阻抗失配加劇，阻振的起始頻率下降，阻振效果提高。

4 平臺支撐結(jié)構(gòu)的阻尼減振技術(shù)

阻尼減振是指充分利用結(jié)構(gòu)中阻尼的耗能機理，從材料與結(jié)構(gòu)等方面進行阻尼的減振設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)的減振降噪能力。許多新型阻尼材料的研制，為板筋結(jié)構(gòu)振動噪聲控制提供了有利條件。近年來新研制的丁基橡膠復(fù)合阻尼膠板[16]，在1 000 Hz時的彈性模量為94.4 MPa，損耗因子為0.8，且在寬頻范圍具有較高的損耗因子。

圖10 阻尼處理時圓柱殼體的輻射聲功率級Fig.10 Radiation sound power level of cylindrical shell with damping

為研究丁基橡膠復(fù)合阻尼膠板對平臺上支撐結(jié)構(gòu)的減振效果，在支撐結(jié)構(gòu)上單面粘貼3 mm厚的自由阻尼層或約束阻尼層（3 mm阻尼層+1 mm鋼板約束層）。在風機激勵力作用下，圖10為圓柱殼體產(chǎn)生的水下輻射聲功率級。在50~5 000 Hz寬頻率范圍內(nèi)，自由阻尼層對平臺支撐結(jié)構(gòu)在1.6 kHz以上頻率才具有一定的減振降噪效果；約束阻尼層在所有頻率下都產(chǎn)生了降噪效果，在630 Hz以上頻率的降噪效果達到5 dB以上，在4 kHz頻率處的降噪效果最大為10.9 dB；在無阻尼層、自由阻尼層或約束阻尼層時，圓柱殼體產(chǎn)生的水下輻射聲功率分別為85.7 dB、84.8 dB和78.5 dB，自由阻尼層與約束阻尼層的降噪效果分別為0.9 dB、7.2 dB。其原因是，支撐結(jié)構(gòu)表面的自由阻尼層是通過板結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲時產(chǎn)生拉伸、壓縮變形消耗振動能量，而約束阻尼層通過約束層與板結(jié)構(gòu)之間的剪切變形耗散能量，由于支撐結(jié)構(gòu)的局部剛度大、固有頻率高，約束阻尼層更有利于能量的耗散。因此，在支撐結(jié)構(gòu)上粘貼約束阻尼層比自由阻尼層的減振降噪效果更加明顯。

5 平臺支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻振技術(shù)

通過對平臺支撐結(jié)構(gòu)在傳遞路徑中的質(zhì)量阻振和阻尼減振性能分析，發(fā)現(xiàn)單獨應(yīng)用這兩種技術(shù)，在合理設(shè)計的情況下都具有一定的阻抑效果。為此，本文提出對平臺支撐結(jié)構(gòu)采用雙層質(zhì)量阻振與約束阻尼減振相結(jié)合的復(fù)合阻振技術(shù)。在振源附近的振動傳遞路徑中，通過雙層阻振質(zhì)量將振動能量阻擋或限制在振源附近支撐結(jié)構(gòu)局部區(qū)域內(nèi)，減少振動能量向平臺結(jié)構(gòu)四周傳遞和擴散，由于阻振質(zhì)量對振動波的反射作用，使支撐結(jié)構(gòu)自身的振動幅度增加；此時，在支撐結(jié)構(gòu)表面粘貼約束阻尼材料，從而增加約束層與板結(jié)構(gòu)之間的阻尼剪切耗能效果，通過質(zhì)量阻振和阻尼減振技術(shù)的綜合作用，實現(xiàn)對振源附近結(jié)構(gòu)振動傳遞途徑中的復(fù)合阻振。該復(fù)合阻振技術(shù)的設(shè)計思想，一方面通過質(zhì)量阻振和阻尼減振技術(shù)的綜合作用，提高減振效果，另一方面在于將振動“限制”在振源附近的局部小范圍區(qū)域內(nèi)，從而在小范圍實施阻尼減振，節(jié)約阻尼材料的使用，減少附加質(zhì)量。

對平臺支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻振方案為：對支撐結(jié)構(gòu)采用雙層空心質(zhì)量阻振和約束阻尼減振設(shè)計，圖11和圖12分別為復(fù)合阻振時圓柱殼體產(chǎn)生的水下輻射聲功率級及阻振效果。復(fù)合阻振在50 Hz以上頻率的降噪效果在5 dB以上，在200 Hz以上頻率的降噪效果在10 dB以上，最大降噪效果出現(xiàn)在3.15 kHz處為15.1 dB；在風機激勵力作用下，支撐結(jié)構(gòu)復(fù)合阻振時圓柱殼體的水下輻射聲功率級為76.0 dB，降噪效果為9.7 dB，而雙層空心質(zhì)量阻振、約束阻尼減振的降噪效果分別為2.6 dB和7.2 dB。因此，對平臺支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻振技術(shù)，減振降噪效果較單獨質(zhì)量阻振和阻尼減振明顯提高，尤其是增加了中低頻的減振效果，有效擴寬了減振頻率范圍。

圖12 復(fù)合阻振的阻振效果Fig.12 Radiation sound power level of cylindrical shell with composite vibration-isolating

6 結(jié) 論

本文建立的圓柱殼體及平臺支撐結(jié)構(gòu)FE-SEA法模型，對支撐結(jié)構(gòu)振動傳遞特性的仿真結(jié)果誤差在2 dB以內(nèi)。相對于傳統(tǒng)的單級質(zhì)量阻振設(shè)計，采用空心方鋼阻振質(zhì)量的偏置布置與封閉式雙級阻振設(shè)計，可降低阻振起始頻率，提高阻振效果。對于平臺結(jié)構(gòu)上局部剛度較大、固有頻率較高的支撐結(jié)構(gòu)，在粘貼丁基橡膠阻尼材料時，粘貼約束阻尼層比自由阻尼層的減振頻率范圍更寬，減振效果提高。

復(fù)合阻振技術(shù)的設(shè)計思想，是在振動傳遞途徑中綜合采用質(zhì)量阻振和阻尼減振技術(shù)，阻抑和消耗振動源附近局部小范圍區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)振動能量，“限制”振動能量的擴散，從而在小范圍實施減振設(shè)計，提高減振效果。對平臺支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻振設(shè)計，對風機激勵作用下圓柱殼體的水下輻射聲功率達到了近10 dB的降噪效果，這對于動力機械設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計具有工程應(yīng)用價值。

[1]Cremer L,Heckl M,Ungar E E.Structure-borne Sound[M].Second edition.Berlin:Springer-Verlag,1988.

[2]石 勇,朱 錫,劉潤泉.方鋼隔振結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)噪聲隔離作用的理論分析與試驗[J].中國造船,2004,45(2):36-42. Shi Yong,Zhu Xi,Liu Runquan.Analysis and experimental research on the role of quadrate steel beam in isolating vibration wave[J].Shipbuilding of China,2004,45(2):36-42.

[3]車馳東,陳端石等.成任意角度連接的兩塊平板轉(zhuǎn)角處阻振質(zhì)量對平面彎曲波傳遞的影響分析[J].聲學學報,2007, 32(3):282-288. Che Chidong,Chen Duanshi,et al.Analysis of the effect of blocking mass at corner interface of two plates at arbitrary angles on transmission of plane bending waves[J].ACTA Acustica,2007,32(3):282-228.

[4]劉見華,金成定,李 喆.多個阻振質(zhì)量阻抑結(jié)構(gòu)聲的傳遞[J].上海交通大學學報,2003,37(8):1206-1208. Liu Jianhua,Jin Xianding,Li Ze.Impediment to structure-borne sound propagation from several paralleling arranged vibration isolation mass[J].Journal of Shanghai Jiaotong University,2003,37(8):1206-1208

[5]申 華,溫華兵,陸金銘等.空心方鋼阻振質(zhì)量結(jié)構(gòu)的阻振效果研究[J].中國造船,2013,54(1):101-107. Shen Hua,Wen Huabing,Lu Jingming,Wang Kangle,Peng Zilong.Research on the vibration isolation performances of hollow-square-steel vibration isolation mass structure[J].Shipbuilding of China,2013,54(1):101-107.

[6]姚熊亮,計 方,錢德進.雙層殼舷間復(fù)合托板隔振特性研究[J].振動、測試與診斷,2010,30(2):124-127. Yao Xiongliang,Ji Fang,Qian Dejin.Vibration isolation of composite braces between double-cylindrical shells[J].Journal of Vibration,Measurement&Diagnosis,2010,30(2):124-127.

[7]計 方,路曉東,姚熊亮.船體結(jié)構(gòu)粘彈性夾層阻抑振動波傳遞特性研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學學報,2012,20(3): 464-471. Ji Fang,Lu Xiaodong,Yao Xiongliang.Research on hull structure elastic interlayer impending vibration wave propagation[J].Journal of Basic Science and Engineering,2012,20(3):464-471.

[8]李江濤.復(fù)合結(jié)構(gòu)基座減振特性的理論與實驗研究[D].上海:上海交通大學,2010. Li Jiangtao.Theoretical and experimental research on vibration properties of composite foundations[D].Shanghai:Shanghai Jiaotong University,2010.

[9]王獻忠,孫龍泉,姚熊亮等.含阻振質(zhì)量基座的圓柱殼隔振特性[J].華中科技大學學報(自然科學版),2012,40(5):50-53. Wang Xianzhong,Sun Longquan,Yao Xiongliang,et al.Isolation characteristics of cylindrical shell with blocking mass [J].J Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Natural Science Edition),2012,40(5):50-53.

[10]姚熊亮,計 方,錢德進等.偏心阻振質(zhì)量阻抑振動波傳遞特性研究[J].振動與沖擊,2010,29(1):48-52. Yao Xiongliang,Ji Fang,Qian Dejin,et al.Research on the vibration wave repression transmission characteristics of eccentric blocking mass[J].Journal of Vibration and Shock,2010,29(1):48-52.

[11]田正東,計 方.阻振質(zhì)量剛性隔振在艦船基座結(jié)構(gòu)中應(yīng)用研究[J].船舶力學,2011,15(8):906-914. Tian Zhengdong,Ji Fang.Applied research on rigid vibration isolation of blocking mass in hull base structure[J].Journal of Ship Mechanics,2011,15(8):906-914.

[12]李江濤,王緯波,吳有生.二端離散元件動力學特性的矩陣描述法在阻振基座分析中的應(yīng)用[J].船舶力學,2010,14 (1-2):148-156.Li Jiangtao,Wang Weibo,Wu Yousheng.Investigation on dynamic characteristics of two pole discrete elements by matrix description approach and applications in analysis of anti-vibration mounting[J].Journal of Ship Mechanics,2010,14(1-2):148-156.

[13]Langley R S,Cordioli J A.Hybrid deterministic-statistical analysis of vibro-acoustic systems with domain couplings on statistical components[J].Journal of Sound and Vibration,2009(321):893-912.

[14]溫華兵,左言言,夏兆旺等.加筋圓柱殼體支撐結(jié)構(gòu)振動傳遞特性試驗研究[J].船舶力學,2013,17(7):785-792. Wen Huabing,Zuo Yanyan,Xia Zhaowang,et al.Reaearch on the vibration transmission characteristics of the supporting structures of a ring-stiffened cylindrical shell[J].Journal of Ship Mechanics,2013,17(7):785-792.

[15]溫華兵,左言言,彭子龍等.船舶結(jié)構(gòu)復(fù)合阻尼材料減振性能實驗研究[J].船舶工程,2013,35(4):19-22. Wen Huabing,ZuoO Yanyan,Peng Zilong,Guo Xijun.Experimental research on damping performance of composite damping material for ship structure[J].Ship Engineering,2013,35(4):19-22.

Applied research on vibration transmission performance of the composite vibration-isolating for the base structure of ship

WEN Hua-bing,LIU Lin-bo,XIA Zhao-wang,PENG Zi-long
(Institute of Noise and Vibration,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003,China)

Based on the blocking mass mechanism,the effects of the eccentric blocking mass and the structural style of the hollow blocking mass on the vibration-isolating performance were analyzed,and the composite vibration-isolating technology of base structure combining hollow blocking mass with damping vibration was put forward.The analytical model of vibration transmission from the base structure to double cylinder shell and the radiation characteristic was built based on the FE-SEA hybrid method.The vibration-isolating performances of inserting blocking mass at the bottom,around the base and at both places were analyzed contrastively,and the performance of the noise and vibration reduction of pasting damping materials was analyzed as well.The results show that the vibration-isolating performance of inserting blocking mass at both places is better than that of inserting blocking mass at the bottom or around the base structure and the constrained damping is better than the free damping.Moreover,the frequency of vibration reduction of the composite vibration-isolating technology is wider than that of one style design.The research results have guiding significance and engineering application value on the vibration transfer control and noise reduction of the design of base structure.

base structure;blocking mass;damping vibration;composite vibration-isolation; FE-SEA hybrid method

U661.4

A

10.3969/j.issn.1007-7294.2015.07.013

1007-7294（2015）07-0866-08

2015-01-16

國家自然科學基金項目（11302088）

溫華兵（1977-），男，副教授，E-mail：wen-huabing@163.com；

劉林波（1989-），男，碩士研究生。