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第一章 船舶和船舶系统的振动测量 1

1.1导言 1

1.2问题的物理现象 1

1.3特殊结构件及振动水平 2

1.4机械和设备的振动 4

1.5每章要旨 4

第二章 船舶的主要激振源 11

2.1螺旋桨引起的振动 11

2.1.1螺旋桨的激振力 14

2.1.1.1传递给桨轴的水动力和力矩 14

2.1.1.2传递给船体表面的水动力 16

2.1.1.3螺旋桨引起的激振力的相对量值 18

2.1.2选择参数的准则 19

2.1.2.1伴流 20

2.1.2.2螺旋桨 21

2.1.3对叶频推进压力脉动的估算 22

2.1.4容许激振水平的准则 24

2.1.4.1船体尾部结构的局部振动 24

2.1.4.2上层建筑振动 25

2.1.5设计阶段的细节研究 27

2.1.6减小船舶在运行中的螺旋桨激振力 30

2.1.6.1更改螺旋桨 30

2.1.6.2改善伴流 30

符号及名称 32

2.2机器引起的振动 33

2.2.1导言 33

2.2.2发动机的力和力矩 35

2.2.2.1内力和内力矩 36

2.2.2.2导向力/力矩 36

2.2.2.3点火脉冲 37

2.2.3内外质量力矩的计算 37

2.2.4支承力 38

2.2.4.1旋转振动 38

2.2.4.2扭转振动 38

2.2.4.3轴的纵向振动 39

2.2.5计算程序所需要的数据符号及名称 39

2.3波浪引起的振动 40

2.3.1导言 40

2.3.2弹动振动 40

2.3.3实际考虑 41

第三章 船体振动 52

3.1船体桁材振动 52

3.1.1船体桁材振动的类型 52

3.1.2振动参数 53

3.1.2.1导言 54

3.1.2.2有效质量 54

3.1.2.3周围水的附连质量 55

3.1.2.4抗弯刚度——有效翼板 56

3.1.2.5抗剪刚度 56

3.1.2.6转动惯量 57

3.1.3船体桁梁的固有频率计算 57

3.1.3.1导言 57

3.1.3.2计算尺公式 58

3.1.3.3变宽度梁模型（通常称为集总的质量模型） 61

3.1.3.4有限元模型 63

3.1.3.5结果的比较 63

3.2双层底振动 66

3.2.1机舱里的双层底 66

3.2.1.1导言 66

3.2.1.2振动的类型 66

3.2.2货舱的双层底 67

3.2.3结果的比较 68

3.3局部船体结构振动 69

3.3.1导言 69

3.3.2对结构的评论 69

3.3.3简单计算 70

3.3.4更精确的计算 70

附录A.3.1经验的/近似的方法适用于船体振动附连水质量的计算 71

A.3.1.1船的垂直振动的附连质量计算 72

A.3.2计算船体频率的简单公式 75

A.3.2.1 Sohlick公式 75

A.3.2.2 Todd公式 76

A.3.2.3法国造船研究所（IRCN）公式 77

A.3.3抗弯刚度的降低因素 78

第四章 船舶上层建筑的振动 82

4.1上层建筑的整体振动 82

4.1.1导言 82

4.1.2测得的上层建筑的响应 82

4.1.3对结构的评论和固有频率的估算 84

4.1.4共振频率的简单计算 87

4.1.4.1概述 87

4.1.4.2简单计算方法 88

4.1.4.3上层建筑共振计算的举例 89

4.1.4.4局限性 90

4.1.5共振频率计算的改进 91

4.1.5.1概述 91

4.1.5.2设计计算举例 94

4.1.5.3与测量相关的问题 95

4.1.6强迫振动计算 96

4.1.6.1螺旋桨力分布的影响 96

4.1.6.2上层建筑中的阻尼 97

4.1.6.3强迫振动计算的举例 98

4.1.6.4与实测响应的相互关系 99

4.2上层建筑的局部振动 100

4.2.1导言 100

4.2.2对结构的评论 100

4.2.3共振频率的简单计算 101

4.2.3.1板和梁的计算 102

4.2.3.2桁材和防挠材的耦合振动 102

4.2.3.3正交各向异性板理论 103

4.2.3.4设备重量和边界条件 103

4.2.4加强面板，正交各向异性板理论 104

4.2.5共振频率的有限元计算 104

4.2.6强迫振动计算 105

附录A.4.1船体桁材和上层建筑的相互作用 107

A.4.2共振频率的简单矩阵计算 108

第五章 轴系振动 112

5.1扭转振动 112

5.1.1激励源 112

5.1.1.1轴向分量 114

5.1.2振动计算 115

5.1.2.1计算的数学模型和方法 115

5.1.2.2低频振动——不规则的气缸冲击 117

5.1.2.3内燃机和螺旋桨的相位 118

5.1.2.4瞬态振动 119

5.1.3主要参量 120

5.1.3.1螺旋桨（附连水，阻尼） 120

5.1.3.2曲轴系统 121

5.1.3.3内燃机阻尼 121

5.1.3.4挠性联轴器 121

5.1.3.5液压离合器 122

5.1.3.6减速齿轮 122

5.1.3.7减振器 122

5.1.4结果评估 123

5.1.4.1轴应力 123

5.1.4.2齿轮 123

5.1.4.3挠性联轴器 124

5.1.5特殊现象 124

5.1.5.1次级共振 124

5.1.5.2调速器的影响 124

5.1.6实尺研究 125

5.1.6.1测量方法 125

5.1.6.2预防措施 125

5.1.7计算所需的资料 126

5.2纵向振动 126

5.2.1激励源 126

5.2.2振动计算 128

5.2.2.1概述 128

5.2.2.2计算模型和分析方法 128

5.2.3主要参量 130

5.2.3.1螺旋桨的附连水 130

5.2.3.2曲轴刚度 130

5.2.3.3推力轴承的刚度 131

5.2.3.4带有扭转振动的联轴器 131

5.2.4结果评估 131

5.2.5实尺研究 132

5.2.5.1预防措施 132

5.2.6计算所需的资料与附图 133

5.3旋转振动 133

5.3.1导言 133

5.3.2激励源 134

5.3.3振动计算 134

5.3.3.1概述 134

5.3.3.2计算模型和分析方法 135

5.3.4主要参量 138

5.3.4.1螺旋桨的附连水 138

5.3.4.2陀螺力偶Mg 139

5.3.4.3轴承参数 139

5.3.4.4阻尼源 141

5.3.5结果评估 141

5.3.6实尺研究 141

5.3.6.1测量结果 141

5.3.6.2预防措施 142

5.3.7计算所需的资料与附图符号及名称 143

第六章 机械设备的减振 145

6.1导言 145

6.1.1固有频率 146

6.2设计考虑 147

6.2.1管路连接 147

6.2.2联轴器 148

6.2.3其它问题 150

6.2.4安装方案 150

6.3隔振器的性能 151

6.3.1蠕变 151

6.3.2橡胶性能 152

6.3.3刚度 153

6.3.4驻波 154

6.3.5金属隔振器 154

6.4运行影响 155

6.4.1通过固有频率时的运行 155

6.4.2扭矩的影响 156

6.5海上航行时作用于减振装置上的载荷 157

6.5.1静力计算 157

6.5.2动力计算 158

6.6被支承物体的惯性特性 161

6.6.1质量惯性矩 161

6.6.2质量惯性积 161

6.7振动源的隔离 162

6.7.1概述 162

6.7.2固有频率的估算 163

6.7.3振动对称面 163

6.7.4支撑的挠性影响 165

6.8设备的保护装置 167

6.8.1响应函数 167

6.9计算所需的数据 167

符号及名称 168

附录A.6附加说明 169

A.6.1自由度 169

A.6.2自由振动 169

A.6.3强迫振动 170

A.6.4固有频率 171

第七章 流体系统振动 173

7.1管路中的波 173

7.1.1导言 173

7.1.2流体中扰动的传播速度 173

7.1.3管系中的瞬态流动 174

7.1.4管系中的驻波 177

7.1.5计算所需的资料和图纸 179

7.2水舱晃动 179

7.2.1导言 179

7.2.2晃动激励 180

7.2.3固有晃动频率（或周期） 180

7.2.4晃动激励的模式 182

7.2.4.1横向晃动 182

7.2.4.2回转晃动（旋动） 182

7.2.4.3垂直晃动 182

7.2.5晃动引起的载荷 182

7.2.6晃动影响 184

7.2.6.1油舱内的晃动 184

7.2.6.2散装货船的晃动 184

7.2.6.3液化汽船的晃动符号及名称 184

第八章 仪器和测量技术 185

8.1导言 185

8.2船体和上层建筑振动测量 185

8.2.1概述 185

8.2.2船体桁架振动（弯曲模式） 186

8.2.3上层建筑振动（径向模式） 186

8.3螺旋桨在船体上产生的压力脉动 187

8.4轴系振动测量 187

8.4.1扭转振动测量 187

8.4.2纵向振动测量 187

8.4.3旋转振动测量 188

8.5传感器 188

8.5.1概述 188

8.5.2振动传感器 189

8.6信号处理 190

8.6.1放大器 190

8.6.2测量电桥 191

8.6.3记录仪 191

8.6.3.1用墨水在纸上记录的记录仪 191

8.6.3.2用电流计和紫外线在纸上记录的记录仪 192

8.6.3.3磁带记录仪 192

8.6.4分析仪 192

8.6.4.1概述 192

8.6.4.2窄带分析仪 192

8.6.4.3宽带分析仪 193

8.7船上激振测试应用 194

8.7.1概述 194

8.7.2激振器类型 194

8.7.2.1液压激振器 194

8.7.2.2机电激振器 194

8.7.2.3电动激振器 195

8.7.2.4瞬态激振器/冲击测量 195

8.7.3激振输入 196

8.7.3.1正弦扫描激振 196

8.7.3.2冲击试验 196

8.7.4激振试验小结 196

8.7.5应用实例 197

8.7.5.1上层建筑 197

8.7.5.2局部面板 197

第九章 关于振动评估指导原则的使用 199

9.1导言 199

9.2适居性 199

9.3人类工程学 200

9.4振动评估的原理 201

9.4.1振动系统 201

9.4.2振动参数 201

9.4.3推荐的振动量 202

9.4.3.1振动位移 202

9.4.3.2振动速度 203

9.4.3.3振动加速度 203

9.4.4测试设备 203

9.4.5标准的形成 204

9.5船上振动的评估 204

9.5.1船体桁材振动 204

9.5.2主要下层结构的振动 205

9.5.3局部结构构件的振动 206

9.5.4机械振动 206

9.5.5轴系振动 208

9.5.6设备振动 208

9.5.7振动作用对人的影响 208

9.5.8振动作用的一般结果 210

9.6结束语 211

附录A.9振动对人的影响 212

A.9.1适用范围和领域 212

A.9.1.1振动曝露 212

A.9.1.2振动的频率范围 212

A.9.1.3振动评价参数 212

A.9.1.4响应函数 213

A.9.2指导原则 213

A.9.2.1对振动的反应 213

A.9.2.2对冲击的反应 216

参考文献目录 217

附录 A 振动系统的分析 226

A.1结构动力学导言 226

A.1.1总论 226

A.1.2判别问题 226

A.2单自由度系统 227

A.2.1无阻尼的自由振动 227

A.2.2有粘性阻尼的自由振动 227

A.2.3对数衰减量 228

A.2.4无阻尼的强迫振动 228

A.2.5有粘性阻尼的强迫振动 229

A.2.6阻尼参数 231

A.3随机振动 232

A.3.1稳态的和各态历经的过程 232

A.3.2统计概念 232

A.3.3频率响应函数 232

A.3.4相干函数 234

A.3.5相关分析 234

附录 B 固有频率计算公式汇集 236

B.1集总质量系统 236

B.2梁 236

B.2.1简支梁 236

B.2.2两端有弹性约束以防旋转的简支梁 236

B.2.3中间有一个弹性支座的简支梁 237

B.2.4剪切变形对梁频率的影响 238

B.2.5轴向载荷的影响 238

B.2.6连续梁 238

B.2.7浸埋梁 240

B.3壳板和嵌板 241

B.3.1等厚薄板 241

B.3.2简支加筋嵌板 243

B.3.3浸埋嵌板 244

B.3.4开（切）口的影响 245

B.4深桁材（空气中） 246

B.4.1总论 246

B.4.2基本频率 246