Исследование параметрической модели вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов в рамках теории устойчивости второго рода

• Автор: Данцевич, Игорь Михайлович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новороссийск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Общая характеристика работы

Глава 1. Аналитический обзор методов мониторинга элементов ССМ, корпуса судна

1.1. Методы мониторинга в процессе постройки судна

1.2. Методы мониторинга корпуса судна во время эксплуатации

1.3. Недостатки существующих методов мониторинга

1.4. Перспективы совершенствования методов мониторинга

1.5. Выводы и постановка задачи исследования

Глава 2. Теоретические аспекты метода, основанного на применении

поверхностных акустических волн

2.1. Преимущества предлагаемого метода

2.2. Волновое решение для рамного элемента корпуса судна

2.3. Границы применимости метода мониторинга корпусных конструкций посредством ПАВ
2.4. Оценка спектра акустического сигнала системы с нелинейной характеристикой упругости
2.5. Анализ устойчивости конструкций по данным мониторинга
2.6. Анализ методов стохастической фильтрации
2.7. Выводы
Глава 3. Экспериментальная проверка метода и математическая
обработка результатов измерений
3.1. Проверка адекватности метода линейного развёртывания фазы для описания вибрационных картин на поверхностях судовых систем и механизмов
3.2. Уровень виброускорений среды
3.3. Алгоритм оценки спектров связанных колебаний
3.4 Выводы
Глава 4. Оптимальная фильтрация данных мониторинга полученных методом линейного развёртывания фазы
4.1. Обоснование метода оптимальной фильтрации
4.2. Синтез динамической модели процесса
4.3. Синтез фильтра групповой задержки
4.4 Реализация судовой сети телекоммуникаций непрерывного мониторинга корпусных конструкций
4.5. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Список сокращений и аббревиатур
ССМ - судовые системы и механизмы ОУС - обычная углеродистая сталь SDA - анализ проекта конструкции FDA - анализ усталости конструкции Smart - Stress Monitoring Analysis Recording Technology Optimize - Optimal Maintenance Intervention on Ships in Europe APC - авторегрессии среднего АРСС - авторегрессии скользящего среднего ПРД - пьезорезонансный датчик ФСРЧ - формирователь сигнала разностной частоты ПАВ - поверхностная акустическая волна БПФ - быстрое Фурье преобразование СКЗ - среднее квадратическое значение АИС - автоматическая информационная система VBA - Visual Basic Application

Общая характеристика работы
Актуальность темы. Достижения в области практического применения информационных технологий в судостроении позволило выйти на качественно новый уровень проектных и конструкторских работ. Наряду с системами автоматизированного проектирования применяются системы анализа конструкции, что позволяет выявлять конструктивные недостатки на стадии постройки судов. Требования ведущих мировых классификационных обществ к обеспечению безопасности мореплавания заставляют судовладельцев активнее внедрять технологии, обеспечивающие непрерывный мониторинг судовых систем и механизмов.
Мониторинг конструктивных элементов ССМ является тем более актуальной задачей, чем сложнее становятся ССМ. Применение двойного корпуса стало обязательным, однако, нормирование прочности при прогибе и перегибе при разных толщинах внешнего и внутреннего корпусов балкера требует непрерывного мониторинга.
Имеющаяся сегодня в распоряжении конструкторов измерительная техника в принципе позволяет измерить различные параметры, характеризующие прочность конструктивных элементов. Проблема построения систем на основе достаточной статистики требует поиска методов анализа состояния ССМ. Особое место занимает проблема анализа собственных колебаний конструктивных элементов под действием динамической силы.
Очевидно, что одним из путей повышения информативности систем мониторинга является применение методов анализа собственных откликов конструктивных элементов ССМ на внешнее динамическое воздействие. В этом аспекте представляется перспективным применение мониторинга посредством поверхностных акустических волн. Помимо сдвиговой и изгибной волн в конструктивных элементах ССМ образуются и высшие типы волн - волна Рэлея. Уникальные свойства последних позволяют анализ акустических сигналов производить в некоторой плоскости. Что в принципе позволяет при

Решение (2.7) даёт в явном виде четыре корня вида Ь = ±/{1 — (г/ V,) |2 и Ъ - ±/{1 - {у/ V' )212; два корня получаем из (2.8): Ъ = ±/^ - (у/у, )2}2 ; V, = (с44 //7)2 и V, = (с,, //2)2 _ фазовые I
скорости
сдвиговой и продольной волн в объёме твёрдого изотропного тела
Рис. 2.3. Сагиттальная плоскость ПАВ (X, ± Х2), плоскость распространения, выбирается из требуемой скорости ПАВ зависит от угла среза пъезоэлектрика
Определим собственный вектор системы из (2.4), отбирая корни лежащие в нижней полуплоскости, поскольку перенос энергии осуществляется ПАВ, распространяющимися в подложке
Ьм = -/ {1 - (у / V,)2 }К «(1) = (1,0,6(1),0)
Ь{2) = ~/ {1 - (у / V,)2 }2, «(2) =(-6(2),0,1,0)
Ь{3) = -/ {1 - (у / V, )2 % а(3> = (0,1,0,0).
(2.9)