第五六七章-船體局部振動、主要振源、振動評價防振與減振

船體振動主講：夏利娟Email:xialj@2024/4/212024/4/21回顧過去

船體振動的分類附連水質(zhì)量影響船體總振動固有頻率的參數(shù)及其確定

船體總振動固有頻率的特點船體總振動的近似計算設(shè)計初期的近似估算設(shè)計后期的詳細(xì)計算2024/4/21新的篇章（1）船體局部振動的特點和計算板的振動船舶上層建筑的振動雙層底的振動尾部振動船體振動的原因螺旋槳、柴油機、波浪等的激勵

結(jié)構(gòu)響應(yīng)和振源分析2024/4/21新的篇章（2）船體振動評價基準(zhǔn)船體振動測試振動測試目的振動測試設(shè)備振動測試方法船舶的防振與減振防止共振減小螺旋槳和主機的激勵結(jié)構(gòu)設(shè)計與其它減振措施2024/4/21第五章船體局部振動2024/4/21目前船舶上所出現(xiàn)的、影響船舶使用的振動問題大部分是局部振動問題；會妨礙設(shè)備、儀表的正常工作，影響船員和旅客居住的舒適性；常對船體局部強度產(chǎn)生很大的影響，甚至可能使結(jié)構(gòu)造成損傷。5.1局部振動的特點和計算2024/4/21局部結(jié)構(gòu)包括梁、板、板架、上層建筑和尾部等空間結(jié)構(gòu)。板的振動；船舶上層建筑的振動；雙層底的振動；尾部振動。5.1局部振動的特點和計算2024/4/21局部結(jié)構(gòu)的范圍可能很小，也可能很大，如一根梁、一塊板，或者整個機艙或整個上層建筑；分析局部振動的首要問題是合理地確定這部分結(jié)構(gòu)的范圍和它的邊界條件；其次是分析與總振動的耦合作用：若質(zhì)量相對較小、頻率相對較高，則可以不考慮與總振動的耦合，分開計算；反之，如上層建筑及尾機型船的尾部立體分段，則應(yīng)考慮與總振動的耦合作用。5.1局部振動的特點和計算2024/4/21船舶平板振動的研究和計算具有現(xiàn)實意義：船體是由板和梁組成的，而且許多大型高腹板梁也可以看成是由板組成的；從船舶的實際振動情況來看，在機器和螺旋槳工作區(qū)附近的船舶平板，常發(fā)生劇烈的振動，特別是內(nèi)河船舶，振裂事故屢見不鮮；振動標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)河鋼船建造規(guī)范都規(guī)定了上述區(qū)域平板的允許振幅。5.2板的振動2024/4/21對矩形平板來說：一般只有特定的邊界條件（四邊自由支持），才能求得精確解；其它情況均可采用近似方法（有限元法）求解。對于實船來說，板的邊界條件的確定較困難。實測表明，絕大部分的船板其測量值介于四邊簡支板和四邊剛性固定板的計算值之間；且大多偏向于簡支計算值；因此，在船體振動計算中，常近似地取為四邊簡支。5.2板的振動2024/4/21船體外板一般都承受中面力作用，中面拉力使船板的固有頻率_____，而壓力則使船板的固有頻率_____。甲板板或船底板在中拱或中垂的不同狀態(tài)下的固有頻率會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而也會影響到船板的響應(yīng)。影響船舶板中面應(yīng)力的其它因素還有板架彎曲板的初始撓度以及由焊接而引起的板的初始應(yīng)力數(shù)值等，這些影響具有一定的隨機性。5.2板的振動2024/4/21船板還可能與水或其它液體接觸，因此在計算時還需考慮單面或雙面附連水質(zhì)量的影響，附連水質(zhì)量使板的固有頻率_____；想一想現(xiàn)象1：機艙內(nèi)結(jié)構(gòu)尺寸相同的板，在同一主機營運工況下，有的板處于共振狀態(tài)，或振動很大，有的板卻振動很??；現(xiàn)象2：當(dāng)主機轉(zhuǎn)速改變后，可明顯地改變振動中心，某一塊板可能停止振動，而另一塊板卻可能振動起來。為什么？5.2板的振動2024/4/21對于局部振動計算，若結(jié)構(gòu)與液體接觸（如船底板架與船底板及液體艙的艙壁等），當(dāng)這些結(jié)構(gòu)振動時，與它們相接觸的液體（水或油）也隨同一起振動，或者說這部分液體也吸收了振動能量；需要按實際情況計入單面或雙面附連水質(zhì)量，即為對應(yīng)于局部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量而增加的虛質(zhì)量；局部振動的附連水質(zhì)量2024/4/21大量的實驗和計算表明：局部結(jié)構(gòu)的附連水質(zhì)量甚至可達(dá)結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量的5～6倍，甚至更大些；它對結(jié)構(gòu)固有頻率的影響相當(dāng)大，在計算時也必須計入。局部振動的附連水質(zhì)量2024/4/21對于一個表面與水相接觸的板架或板，其單位面積上的附連水質(zhì)量為：b—板架或板的寬度（短邊長）；k—系數(shù)，取決于板架或板的邊長比。局部振動的附連水質(zhì)量2024/4/21若結(jié)構(gòu)兩面都與液體接觸，則附連水質(zhì)量值為式（4.6）的兩倍。局部振動的附連水質(zhì)量2024/4/21四邊簡支矩形板的首階固有頻率(Hz)：式中：a,b,h—板的長邊長度、短邊長度、厚度(mm)四邊固定矩形板的首階固有頻率(Hz)：由縱橫骨架支持的船上矩形連續(xù)板首階固有頻率(Hz)：板的固有頻率估算2024/4/21矩形板在水中的固有頻率(Hz)：附連水質(zhì)量系數(shù)：其中C為系數(shù)，板單面浸水時取0.04，板雙面浸水時取0.08。板的固有頻率估算2024/4/21尾上層建筑高度較高，縱向固有頻率較低；應(yīng)計及與船體總振動高階模態(tài)的耦合作用；對于層數(shù)較多、長度較短的上層建筑，相當(dāng)于懸臂梁，其縱向振動頻率降低，常與螺旋槳葉頻及主機高階激勵頻率相接近，引起上層建筑縱向振動（亦即上層建筑總振動）將較大。5.3船舶上層建筑的振動2024/4/21船舶上層建筑振動包括兩部分：整個上層建筑在外界激勵作用下沿船長方向的縱向振動（也稱上層建筑總振動）；上層建筑內(nèi)部各部分板架、板和骨架（即梁）等結(jié)構(gòu)的局部振動。5.3船舶上層建筑的振動2024/4/21影響上層建筑總振動固有頻率的主要因素：上層建筑的彎曲、剪切剛度及其分布；上層建筑質(zhì)量及其分布；上層建筑總高度及主船體對上層建筑支承剛度。5.3船舶上層建筑的振動這取決于激勵頻率與上層建筑固有頻率之間的大小關(guān)系：若

，則位移與激勵同相位（差一相角θ）；若

，則相位相反。2024/4/21上層建筑對船體的彈性質(zhì)量效應(yīng)可引起兩種振型：上層建筑和船體振動同相位的振型；不同相位的振型；圖1-125.3船舶上層建筑的振動2024/4/21上層建筑總振動固有頻率的計算方法：經(jīng)驗公式；有限元方法。5.3船舶上層建筑的振動2024/4/21上層建筑縱向振動的第一階固有頻率估算(P168)：

f—上層建筑整體縱向固有頻率(Hz)；fa—上層建筑根部固定時剪彎固有頻率(Hz)；fb—上層建筑本身視作剛體，后端有彈性支承時回轉(zhuǎn)振動固有頻率(Hz)。上層建筑縱向振動頻率的近似估算

2024/4/21As—剪切面積(m2)；H—上層建筑高度(m)；M—上層建筑的質(zhì)量(Kg)；G—剪切模量，取0.81×1011N/m2；C—彎曲變形修正系數(shù)。I—上層建筑剖面慣性矩(m4)；E—彈性模量，取2.01×1011N/m2。上層建筑縱向振動頻率的近似估算

2024/4/21L—上層建筑長度(m)；K—上層建筑后端的彈性支承剛度(N/m)，取決于船體結(jié)構(gòu)布置；r—質(zhì)量回轉(zhuǎn)半徑(m)，對一般上層建筑可按下式計算：上層建筑縱向振動頻率的近似估算

2024/4/21在方案設(shè)計階段，還可以選用廣渡智雪根據(jù)大量實船上層建筑的數(shù)據(jù)提出的近似估計方法：上層建筑縱向振動頻率的近似估算

2024/4/21常見的幾種有限元模型：上層建筑的三維有限元模型；包括整個船體尾段在內(nèi)的上層建筑三維有限元模型；全船三維有限元模型。上層建筑整體振動的有限元法2024/4/21板梁組合模型：用板單元來描述甲板板和桁材(強橫梁和縱桁)；用空間梁單元來描述扶強材(縱骨和普通橫梁)。邊界條件：對甲板結(jié)構(gòu)的四周圍壁、內(nèi)部鋼質(zhì)隔壁處，限制垂向線位移和沿壁面方向的角位移；對于上下貫通的支柱處僅限制垂向線位移。上層建筑局部振動的有限元法2024/4/21機艙是主機激勵直接作用區(qū)，雙層底結(jié)構(gòu)是主機的基礎(chǔ)。若機艙雙層底結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，則將導(dǎo)致主機振動，也會造成雙層底結(jié)構(gòu)疲勞破壞。機艙雙層底和周圍結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)在很大程度上取決于主機和結(jié)構(gòu)布置。5.4雙層底的振動2024/4/21將機艙雙層底的內(nèi)底板、外底板、肋板和縱桁劃分成板單元；基座面板和腹板、橫隔板也劃分成板單元；主機氣缸部分用殼單元，其余機架部分采用板單元；主機機架與基座連接的貫穿螺栓可假定為剛性連接。機艙雙層底的有限元模型(P176)2024/4/21為了較準(zhǔn)確地計算出主機機架和雙層底系統(tǒng)的固有頻率和固有振型，可將舷側(cè)結(jié)構(gòu)計入該系統(tǒng)；假定舷側(cè)肋骨上端與主甲板交點處為簡支或固定邊界條件；機艙雙層底的前端和后端各向外伸出一個艙段，延長的底部結(jié)構(gòu)其邊界條件可假定為簡支或固支。機艙雙層底有限元模型的邊界條件2024/4/21整個尾分段與尾樓的振動大型海船多采用尾機型與尾橋樓結(jié)構(gòu)，尾部振動具有重要性和復(fù)雜性：主機、螺旋槳、軸系等振源集中于此人員、設(shè)備等也皆于此5.5尾部振動2024/4/21尾部振動的表現(xiàn)形式是船體低階總振動響應(yīng)的疊加。一般船體梁前幾階振動在尾部產(chǎn)生的位移都是同相位的，故疊加后尾部的振幅相當(dāng)大；又由于剛度隨著靠近尾端而逐漸減小，故尾端振幅自然變大；扇形振動混合有限元模型5.5尾部振動2024/4/21第六章船舶的主要振源2024/4/21激起船體振動的主要激勵源（也稱振源）：螺旋槳和主機激起周期性激勵，使船體發(fā)生穩(wěn)態(tài)強迫振動波浪的沖擊、火炮發(fā)射的后座力，拋錨等引起的激勵是非周期性的，對船體的作用時間短，只引起船體的____振動。6.1概述2024/4/21設(shè)計時考慮不周或計算的錯誤：船舶主尺度與主機的選擇；船體結(jié)構(gòu)尺寸、布置和結(jié)構(gòu)的連續(xù)性等。建造質(zhì)量問題：螺旋槳制造質(zhì)量差、軸線對中不良；結(jié)構(gòu)連續(xù)性破壞、焊接殘余應(yīng)力與初撓度等。營運管理問題：船體的裝（壓）載不當(dāng)；軸系變形；主機各缸燃燒不均勻；機件磨損、松動，螺旋槳受損等。船體產(chǎn)生振動過大的主要原因2024/4/21螺旋槳工作時所引起的激勵很復(fù)雜：與螺旋槳的形狀參數(shù)、船體（包括附屬體）后體線型和航速等有關(guān)按激勵的頻率，螺旋槳的激勵可分為兩類：軸頻激勵（一階激勵）：其頻率等于槳軸的轉(zhuǎn)速；葉頻激勵（倍葉激勵）：是螺旋槳誘導(dǎo)的高頻激勵，其激勵頻率等于槳軸轉(zhuǎn)速乘以槳葉數(shù)或槳葉倍數(shù)。6.2螺旋槳激勵2024/4/21引起螺旋槳軸頻激勵的原因：機械靜力不平衡；機械動力不平衡；水動力不平衡。螺旋槳的靜力平衡和動力平衡統(tǒng)稱為螺旋槳的機械平衡。螺旋槳軸頻激勵2024/4/21螺旋槳制造偏差，如加工不準(zhǔn)確，材料不均勻，槳葉形狀不同等，都會引起各槳葉質(zhì)量不等，而使螺旋槳的質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸上，即螺旋槳靜力不平衡；螺旋槳在航行時遇到突然撞擊時，也會使螺旋槳的靜力平衡受到破壞，激起船體劇烈的一階（軸頻）振動；在航行中的船舶，如果突然出現(xiàn)強烈的一階振動時，常常是螺旋槳受損的重要征兆。螺旋槳靜力不平衡2024/4/21螺旋槳的質(zhì)心雖在回轉(zhuǎn)軸上，但由于各槳葉在軸線方向有錯位，從而使各槳葉的質(zhì)心不在同一盤面內(nèi)，轉(zhuǎn)動時各葉離心力形成軸頻不平衡力矩，使槳軸產(chǎn)生彎曲振動，并通過軸承引起船體振動，這種情況稱為螺旋槳的動力不平衡。螺旋槳動力不平衡2024/4/21螺旋槳激起的一階振動主要和槳葉的制造質(zhì)量有關(guān)。當(dāng)提高了槳葉的制造精度，可使其一階干擾力和干擾力矩降到最小程度。但如果這些激勵頻率與船體固有頻率接近時仍會產(chǎn)生較嚴(yán)重的振動。結(jié)論2024/4/21葉頻激勵則與螺旋槳的制造質(zhì)量無關(guān)，而是由于螺旋槳在尾部不均勻流場中工作所致?？煞譃閮深悾阂皇锹菪龢D(zhuǎn)動時經(jīng)水傳至船體表面的脈動水壓力（螺旋槳脈動壓力），其沿船體表面的積分值（合力）稱為表面力；二是螺旋槳在船后工作時，由于伴流在周向分布的不均勻性，使作用在槳葉上的流體力發(fā)生變化而引起激振力，因它通過槳軸和軸承作用于船體故稱軸承力。螺旋槳葉頻激勵2024/4/21表面力和軸承力一般均采取近似估算公式進(jìn)行計算。螺旋槳葉頻激勵2024/4/21脈動壓力的各方向分量中，垂向分量比其他分量大一到兩倍；從激起船舶振動的觀點來看，脈動壓力的垂向分量是關(guān)注的重點；從尾部最外端算起，向首部方向取3D（即三倍螺旋槳直徑處）的船長范圍，作為螺旋槳脈動壓力的作用區(qū)；螺旋槳脈動壓力沿船長的分布2024/4/21一般而言，脈動壓力沿船長的分布規(guī)律為：從尾端開始向首方向，壓力逐步升高；在槳盤面前方約0.1倍的螺旋槳直徑處，脈動壓力達(dá)到最大值；然后，向船首方向迅速減小。螺旋槳脈動壓力沿船長的分布規(guī)律2024/4/21較為實用的當(dāng)推霍爾頓（Holdon）方法：該方法可以在較早的設(shè)計階段，螺旋槳的資料比較有限時，通過不太復(fù)雜的計算，獲得需要的螺旋槳引起的脈動壓力；該方法首先計算無空泡螺旋槳誘導(dǎo)的脈動壓力的葉頻分量的幅值，然后計算螺旋槳槳葉空泡所誘導(dǎo)的脈動壓力葉頻分量的幅值，最后，將以上兩部分分量合成，得出空泡螺旋槳誘導(dǎo)的葉頻分量脈動壓力的總值；可以將該數(shù)值用于船體或尾部局部振動響應(yīng)的計算。螺旋槳脈動壓力計算(P195)2024/4/21為了對船體響應(yīng)作預(yù)報，往往需要求出脈動壓力沿船體表面的合力—表面力。確定螺旋槳的表面力，一般有三種方法，即模型試驗、經(jīng)驗公式或理論計算方法。獲得螺旋槳表面力的試驗方法，是在空泡試驗筒或特殊的減壓牽引水池中進(jìn)行，牽涉專門的船舶流體力學(xué)試驗；在船舶設(shè)計的初期，可采用高橋肇(Takahashi)建議的估算公式(P197)螺旋槳表面力計算2024/4/21CFD：可以通過流體力學(xué)方法直接計算空泡螺旋槳的脈動壓力，并將其加到船舶尾部底部板架形成分布的表面力；結(jié)合FEM，獲得船舶總體或局部結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)。計算的精度尚需不斷的努力并經(jīng)過試驗驗證。螺旋槳表面力計算2024/4/21脈動壓力的大小取決于槳葉的幾何要素、船體尾部的線型、槳軸轉(zhuǎn)速、功率、螺旋槳葉梢與尾殼板的間隙、以及螺旋槳的葉片數(shù)等。其中最主要的影響因素是梢隙的大小及螺旋槳的葉片數(shù)。增大梢隙，脈動壓力減小將是很明顯的，但梢隙增大到一定數(shù)值時，脈動壓力值的減小就變化很少；螺旋槳葉數(shù)增加，脈動壓力也將下降。螺旋槳脈動壓力2024/4/21周期性變化的推力脈動會引起軸系、船體和上層建筑的縱向振動；扭矩脈動會引起軸系的扭振；垂直于槳軸的垂向分力，以及繞水平軸的力矩會引起軸系及船體的垂向振動；垂直于槳軸的橫向不平衡力以及繞垂直軸的不平衡力矩會引起軸系及船體的水平振動。螺旋槳軸承力2024/4/21軸承力包括3個分力和3個分力矩；只在不均勻的流場中存在，伴流越不均勻，軸承力就越大；單槳船的軸承力普遍比雙槳船大。螺旋槳軸承力2024/4/21內(nèi)河船船體尾部的振動往往較為劇烈，原因何在？想一想梢隙、伴流、表面力、軸承力2024/4/21與一般工程建筑物不同，船舶在機艙與其它艙室中裝設(shè)了各種類型的動力裝置、輔機和設(shè)備，當(dāng)這些機器和設(shè)備在運轉(zhuǎn)時都可引起船體及局部結(jié)構(gòu)的振動。對一般船舶來說，機艙中最主要的激勵源是主機，其次的振源是發(fā)電機組的原動機（常稱為輔機）。6.3柴油機激勵2024/4/21柴油機是往復(fù)式運動機械，在運轉(zhuǎn)時作用在船體上的激勵力主要有兩種：一是運動部件的慣性力產(chǎn)生的不平衡力和不平衡力矩，屬于低階激勵；二是氣缸內(nèi)油氣燃燒后產(chǎn)生氣體壓力和往復(fù)慣性力合成后導(dǎo)致的傾覆力矩，屬于高階激勵。6.3柴油機激勵2024/4/21運動部件的慣性力產(chǎn)生的不平衡力和不平衡力矩：屬于低階激勵；其激勵幅值及頻率取決于：運動部件的質(zhì)量；發(fā)火順序；沖程數(shù)；曲柄排列及轉(zhuǎn)速等。低階激勵2024/4/21氣缸內(nèi)油氣燃燒后產(chǎn)生氣體壓力和往復(fù)慣性力合成后導(dǎo)致的傾覆力矩：屬于高階激勵；其幅值和頻率取決于：缸徑；工作壓力；曲柄連桿長度比；缸數(shù)和沖程數(shù)等。高階激勵2024/4/21船舶在航行時由于波浪而激起的船體振動可分為兩類：由于波浪的沖擊引起的船體衰減振動，也稱為擊振或沖蕩：如砰擊、拍擊、甲板上浪等；特別是肥大船型和平底壓浪船型。當(dāng)波浪的遭遇頻率與船舶的垂向首階固有頻率接近時，將發(fā)生船體穩(wěn)態(tài)的垂向兩節(jié)點振動，稱為波激振動或彈振：對海上大油船及肥大型貨船最為突出，內(nèi)河船在長江中、下游也有發(fā)生。6.4波浪的激勵2024/4/21船體梁和其局部結(jié)構(gòu)（板架、梁、板格等）有兩種不同性質(zhì)的振動：共振和強迫振動。如螺旋槳上方殼板和機艙底板板格的共振，常是該處外板振裂的原因。強迫振動的振動大小除和激振力大小有關(guān)外，還和結(jié)構(gòu)本身的剛度（彎曲剛度和剪切剛度）、___和____有關(guān)。其中以剛度影響最大，剛度小者則振動大。在船舶設(shè)計時，對剛度問題必須足夠重視；船舶施工時裝配及焊接質(zhì)量的好壞，對剛度的影響也相當(dāng)大，常見的有縱向連接構(gòu)件脫焊及板的初撓度等。6.5結(jié)構(gòu)響應(yīng)和振源分析

2024/4/21分清振動性質(zhì)

找出激勵源

分析振動的起因

制定減振措施每一種激勵都有它自己的特性和頻率；從被激起振動的部位和振動的性質(zhì)，一般可找出引起振動的激勵源。6.5結(jié)構(gòu)響應(yīng)和振源分析

2024/4/21表中為各個結(jié)構(gòu)的局部振動及可能引起該局部振動的激勵源，至于船體總振動則主要是由螺旋槳或主機引起，而船體總振動又可激起各種局部振動。6.5結(jié)構(gòu)響應(yīng)和振源分析

2024/4/21第七章船舶振動評價、防振與減振2024/4/21船舶航行時，都存在著不同程度的振動。輕微的振動是正常的，也是允許的；有害振動：如果激勵頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等(接近)，或因激勵幅值過大，就會引起共振或劇烈的強迫振動，甚至影響到船舶的正常運行。7.1船體振動評價基準(zhǔn)2024/4/21使船體結(jié)構(gòu)或機械部件在應(yīng)力過大部位產(chǎn)生疲勞破壞，影響航行安全；影響船員和旅客的居住舒適性，影響船員的工作效率，甚至身體健康；影響船上設(shè)備、儀表的正常工作，降低使用精度，縮短使用壽命；振動還會激發(fā)噪聲，超過一定標(biāo)準(zhǔn)則會影響人身健康，降低居住舒適性；對軍用艦艇來說，還會影響隱蔽性。振動對船舶的危害2024/4/21人體系統(tǒng)的頻率：“胸-腹”系統(tǒng)的固有頻率為4-6Hz；

整個人體系統(tǒng)的固有頻率為6Hz～9Hz。6～7Hz的垂向振動會引起暈船癥侯，如心悸、惡心、嘔吐等。1～2.5Hz：影響人體的平衡和肌肉；大于10Hz：使人感到壓力與振動；大于16～20Hz：感到噪聲；大于100Hz：高頻噪聲?？梢姡浩渲性S多頻率是船上常見的激勵頻率。振動對人體的危害2024/4/21最早的船舶振動標(biāo)準(zhǔn)是1930年泰勒(J.L.Taylor)提出的。目前，世界上各主要船級社都制定了自己的船體振動標(biāo)準(zhǔn)，特征參數(shù)多以位移、速度、加速度或應(yīng)力的均方根值來表達(dá)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和我國有關(guān)船舶振動標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(三軸聯(lián)合圖表)：ISO2631《人體整體振動暴露評價指南》ISO6954-1984《商船振動的綜合評價指南》GB7452-87《船體振動評價基準(zhǔn)》船體振動評價基準(zhǔn)2024/4/212024/4/212000年12月發(fā)布了《機械振動——客船、商船振動適居性的測量、報告和評價準(zhǔn)則》第二版的修訂版本ISO6954-2000(E)和原來的標(biāo)準(zhǔn)相比較，ISO6954-2000船舶振動法規(guī)的重要轉(zhuǎn)變：(1)由原先ISO6954-1984對船體振動(hullvibration)之評估轉(zhuǎn)變?yōu)閷θ嗽诖系倪m居性(vibrationregardtohabitability)評估；(2)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍由原先的100公尺以上之商船擴大至所有的旅客船及商船；船體振動評價基準(zhǔn)2024/4/21和原來的標(biāo)準(zhǔn)相比較，ISO6954-2000船舶振動法規(guī)的重要轉(zhuǎn)變：(3)由原來的從單頻(或分頻)峰值或最大值的測量和評價改變?yōu)樵陬l率范圍1~80Hz若干不同頻率分量振幅(加速度或速度)的加權(quán)均方根總值的測量和評價；(4)規(guī)范覆蓋了對測試設(shè)備、測量程序、結(jié)果分析和船舶振動適居性評價的要求。船體振動評價基準(zhǔn)2024/4/21標(biāo)準(zhǔn)將場所劃分為三類：船上客艙為A類部位；船員艙室為B類部位；船上其它工作場所為C類部位。A類部位要求最高。船體振動評價基準(zhǔn)

A類區(qū)B類區(qū)C類區(qū)加速度/速度（r.m.s）值加速度/(mm/s2)速度/(mm/s)加速度/(mm/s2)速度/(mm/s)加速度/(mm/s2)速度/(mm/s)上限值143421462868下限值71.5210731434表7-2船上不同部位的適居性標(biāo)準(zhǔn)(P223)71ISO6954:1984

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ISO6954:2000ISO6954:1984曲線頻率范圍1～5Hz5～100Hz上限峰值加速度285mm/s2峰值速度9mm/s下限峰值加速度126mm/s2峰值速度4mm/s注：峰值為最大重復(fù)值（MRA）適用頻率1~100Hz；主要用于評估船體和上層建筑中正常工作和居住處所的振動，不作為驗收或檢驗機器設(shè)備的振動標(biāo)準(zhǔn)；要求進(jìn)行垂向、縱向和橫向振動的單獨振動評估以最大重復(fù)值為考察對象（MaximumRepetitiveAmplitude,MRA）72ISO6954:1984

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ISO6954:2000ISO6954:1984的不足a.a.v.未能充分表達(dá)人體對于復(fù)雜振動的反應(yīng)，與工業(yè)界其它基于人體反應(yīng)的振動評估標(biāo)準(zhǔn)（如ISO2631-1）不一致；評價對象僅針對響應(yīng)譜上的最大單一峰值，缺乏對其它峰值的考慮；如果響應(yīng)譜上出現(xiàn)某個或某幾個峰值與最大峰值差別較小時，僅考慮最大峰值有欠妥當(dāng)；集裝箱船的振動響應(yīng)譜上，有較大峰值集中在螺旋槳葉頻、倍葉頻及主機缸頻附件，而且峰值數(shù)值差別較??；73ISO6954:1984

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ISO6954:2000ISO6954:2000適用頻率1~80Hz；主要用于評估人在船上的適居性，反映了人體對不同頻率振動的反應(yīng)，與ISO2631達(dá)成一致；分區(qū)域給出了適居性衡準(zhǔn)；針對頻率范圍1~80Hz內(nèi)不同頻率分量振幅（加速度或速度）的加權(quán)均方根總值進(jìn)行評價；不再使用“最大重復(fù)值”、“波峰系數(shù)”、“轉(zhuǎn)換系數(shù)CF”等概念74ISO6954:1984

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ISO6954:2000評估涉及1~80Hz范圍響應(yīng)譜的分析，不利于設(shè)計階段的有限元評估（民用船20Hz以上的激勵源基本不考慮）；ISO6954:2000的不足測量儀器需有（或配）頻率加權(quán)功能，且權(quán)重曲線符合新版要求；雖然考慮了響應(yīng)譜的寬帶特性，但對于響應(yīng)譜峰值較小、頻帶較寬且振動能量集中在頻段（16Hz~65Hz）的情況，新版給出的振動評估可能不真實；2024/4/21確定船體和局部結(jié)構(gòu)的振動特性，評定其振動級，了解它對船體結(jié)構(gòu)、設(shè)備儀表和船上人員的影響；確定船體振動的原因及其存在的問題，從而制訂減振措施或檢驗減振措施的效果；為制訂船體振動允許標(biāo)準(zhǔn)和制定船用機電設(shè)備、電子儀器的振動環(huán)境條件提供資料；驗證振動計算方法的可靠性，為改進(jìn)計算方法提供依據(jù)。7.2船體振動測試

7.2.1振動測試目的2024/4/21激振設(shè)備：主要有機械式激振機和電磁式激振機兩種；均可以按試驗的意圖，人為地產(chǎn)生激勵；另外，拋錨和敲擊也常作為激振的手段。測量記錄設(shè)備：包括傳感器、測振儀、記錄儀等。數(shù)據(jù)處理設(shè)備：發(fā)展迅速，采用專用的先進(jìn)軟件，可進(jìn)行實時分析。7.2船體振動測試

7.2.2振動測試設(shè)備2024/4/21測量條件包括環(huán)境條件和船舶狀態(tài)。環(huán)境條件：水面保持平靜(三級海況以下)；試驗時水深應(yīng)不小于船舶吃水的5倍，離岸距離不小于船寬的2.5倍。7.2船體振動測試

7.2.3振動測試方法2024/4/21船舶狀態(tài)：(1)滿載或壓載狀態(tài)，壓載時，船尾吃水應(yīng)保證螺旋槳全部浸在水中，測量時應(yīng)保持自由航行狀態(tài)(即在主機保持某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，船舶應(yīng)保持直線態(tài))；(2)內(nèi)河船舶試驗應(yīng)在逆水或靜水中測量(一般順?biāo)叫袝r的振動級小于逆水航行時的值)；(3)用拋錨或激振機激振確定船體固有頻率時，船舶應(yīng)自由漂浮在水面上，以消除主機激勵的影響。7.2船體振動測試

7.2.3振動測試方法2024/4/21當(dāng)測量垂向、水平彎曲振動時，測點應(yīng)選擇在主甲板或強力甲板上近中縱線處的剛性支點處(例如縱艙壁、橫艙壁或甲板縱桁)；當(dāng)測量扭轉(zhuǎn)振動時，測點應(yīng)布置在船舷兩側(cè)甲板上的剛性支點處，且最好對稱于船體縱中剖面。

在測量船體的振型時，在船長方向的測點應(yīng)足以能畫出船體的振型，其中船首、尾兩點必不可少，且測點應(yīng)盡可能地靠近首尾端點中心處，因為這兩點都處于振型的腹點，對總振動階數(shù)的確定特別重要。總振動測試2024/4/21測點的選擇需根據(jù)不同的測試目的而定：對板架，測點應(yīng)選在板架中央的縱、橫骨架的交點處；對板，測點應(yīng)選在板的中心；對骨架梁，測點應(yīng)選在梁的跨度中點。局部振動測試2024/4/21改變結(jié)構(gòu)的固有頻率或激勵頻率以避免共振；減小激勵的幅值與減小激勵的傳遞以降低強迫振動的程度；增加結(jié)構(gòu)剛度和阻尼以降低響應(yīng)等。船舶防振與減振的基本原理2024/4/21避免低階共振是設(shè)計者的首要任務(wù)。應(yīng)使船體梁結(jié)構(gòu)具有一定的頻率儲備：使船體梁結(jié)構(gòu)的固有頻率與激勵頻率保持一定的差距(一般前者大于后者)；如使第一階固有頻率與激勵頻率錯開8％；如使第二階固有頻率與激勵頻率錯開10％；如使第三階固有頻率與激勵