柔性基座上隔振系统的能量分析

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(中船重工第七○一研究所，武汉 430064)

关于振动隔离的研究主要是基于将多个隔振器叠加等效为一个隔振器的数学模型，激励力也只考虑垂向作用，基座则被处理成刚性。但这些简化均太粗糙，与船舶的实际情况有较大差别，因而有必要对模型进行更为精细的动力学分析。

船用设备安装的一个重要特点是其基座是柔性的。如果将设备安装基座处理成刚性，则会与实际相悖，因为刚性基座不会产生变形，没有能量向下传递，也就不存在由于机械激励而产生船体结构的振动。因此对船体基座建立适合的数学模型非常关键，实际船舶上的基座面板多为矩形，因此本文采用板结构来模拟。

由于设备重心和几何中心不重合，激励力矩不平衡，机械振源的激励力在有垂向力Fz作用的同时，往往还有横向力Fx，Fy和力矩Mx，My，Mz的共同作用。除了Mz外，其他3种力和2种力矩都有轴向和回转振动能量往下传播，这些复杂的激励力源使得隔振器的受力和变形不尽相同。此外隔振器在复杂激励下的动力学响应还与其在基座面板上的安装位置有关，具体表现各不相同，因此对每个隔振器都需要独立建模，而不应简单地将所有隔振器等效为一个处理。

1 建立模型

船舶典型动力隔振设备示意见图1[1-3]。

图1 船舶典型动力设备隔振系统的模型示意

图中刚体表示被隔振的动力设备，设作用在刚体上的外激励用一个力向量F0=(F0x,F0y,F0z)·eiωt和一个力矩向量M0=(M0x,M0y,M0z)×eiωt表示。通过几何坐标转换外激励可以表示为一个作用在刚体质心的激励Q0=[F0x,F0y,F0z,M0x,M0y,M0z]T·eiωt，为了方便起见，以后的讨论中省略写出时间项eiωt。……