1概述

为防止船舶发生有害振动，源海博创根据抢险打捞拖船的图纸、资料以及主要尺度等参数，参考中国船级社（CCS）《船上振动控制指南》（2000）对抢险打捞拖船进行了分析，重点分析了人员居住区和工作区的振动特性。分析包括自由振动分析和受迫振动分析。在自由振动分析中，采用有限单元方法获得船舶总体和局部振动的固有频率和振型，并根据激励频率进行评估；在受迫振动分析中，采用有限单元方法获得船舶关节点的谐响应，根据相关标准进行评估。

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaGl1NhrITCn5Gyz4pToSzr3yqibeib3tiacRaxGGsqYIBlTJ7tOaxN4lhw/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1
图1 船舶布置图

1.1 有限元模型

根据抢险打捞拖船的图纸、资料建立的有限单元模型如图2和图3所示。其中图2给出了全船整体结构有限元模型，图3给出了全船半剖结构有限元模型模型。每个肋位的结构都在模型中得到反映。模型中所采用的单元类型：外板、甲板以及舱壁（二维壳单元模拟），纵向、横向以及垂向的绗材（一维梁单元模拟），加强筋（一维梁单元模拟），甲板之间的立柱（一维管单元模拟）。发电机组、推进电机以及空压机等（质量点单元模拟，通过MPC连接到相应的基座），船舱的油、水（质量点单元模拟）。

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQia6VgiawX4IQ8pI0K00Mu7bTDg3ib6jZyZ5cVn9ibsSFn778DlN7qBbCzjw/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1

图2  有限单元模型

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaBDLnS8Ynnk5ty2gSmiaRQuebSSOlvrSDuibhavUcyLMrawniayJIfbyPA/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1
图3 有限单元模型

1.2 总体振动模态分析

源海博创用正则模态分析方法求解船体结构振动的模态。MSC/NASTRAN软件中提取特征值的方法主要有三类：跟踪法、变换法和Lanczos法。Lanczos法计算稳定，具有较快的收敛速度，适用于大规模问题计算，所以选用Lanczos法求解船体振动的模态。

对于大型复杂结构模型，相应的自由度较多。随着频率的升高，模态越来越复杂，更难分离出各阶振动模态，报告中仅列出较为重要的模态。

图4、图5给出了一阶、二阶固有频率所对应的振型。

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaqeNT78SPPmgynyRUUCQSdFzRKicUPYmpVmpMBKSQYThKp4WxZL0V1gA/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1
图4 船体1阶扭转振动模态

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaDxYtUgG5r3sD7mFibibtPUU4ntuaicK3Jj9h39mbgqrk9EC1hr2amqApw/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1
图5 船体2阶水平振动模态

 1.3 局部振动模态分析

源海博创对各甲板板架进行了振动评估。由于压载水和货物对局部结构的固有频率影响较小，因此局部结构的固有频率计算不考虑工况。即从总体结构振动分析的有限单元模型中抽取局部结构振动分析的模型，并施加边界条件。（源海博创对罗经甲板、驾驶室地板、驾驶甲板、船长甲板、生活甲板、首楼甲板、升高甲板、主甲板都进行了分析，这里只挑选罗经甲板与大家共享）

1.3.1 罗经甲板

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaTH5En5cYn2FYZ6WcQB7woyHtPrq7o1Bgu203Z4TVwiau1nZU1lG8UMg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1
图6 罗经甲板

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaxBfZQaibNrWrGibfUcXfGPH29UFmBo6RxicgwLzybnmlL326AibdNJghYw/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1

图7 罗经甲板搬家固有频率

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/O8pqyOEQUCiaOYkT3fKWXQ5mpkO6WXLQiaLjvSEKDAuCIFjLBC6agY4hhWespeoHHbvMrus3pjcxj0YI7M3ageIA/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1

图8 罗经甲板固有频率

（源海博创还对船舶的受迫振动进行了响应分析，有需要的可与我联系。）http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/O8pqyOEQUCh5aLCKtI2whKap5yeLqhbtQswDcOhvajM3l1qzVgHSSA13WGwWxLTDSsIyVWpdibybYHSgczYHdBA/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1
http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/O8pqyOEQUCh5aLCKtI2whKap5yeLqhbt8GjnAnZbG1yjYsoqVx5f9VG5Dxw0iav7vxxWzBmicsUqJCXER0CnvXkg/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1