Abstrakti
Matkustusmukavuus on tärkeä laatutekijä matkustaja-aluksissa, joista osan pääasiallisena tarkoituksena on tarjota mukavat puitteet nautinnolliseen lomaan. Laivanvarustajat ja luokituslaitokset määrittelevät kansainvälisten standardien perusteella hyväksyttävät melun ja värähtelyn raja-arvot. Värähtelyvasteanalyysi elementtimenetelmällä on olennainen osa näiden alusten rakennesuunnittelua. Useat epävarmuustekijät rajoittavat laskelmien tarkkuutta, varsinkin kun taajuusaluetta laajennetaan ensimmäisen kertaluvun herätteiden yläpuolelle. Näitä ovat herätevoimien, kuten aaltojen, potkuriherätteiden ja moottoreiden mallinnuksen epävarmuudet, mutta myös globaalin rakennemallin tarkkuudella on rajansa. Tämä opinnäytetyö keskittyy rakennemallin tarkkuuden parantamiseen. Työssä esitetään menetelmä ohutseinäisten rakenteiden vapaan värähtelyn laskentaan huomioimalla mittakaavatasojen välinen dynaaminen vuorovaikutus. Globaali vapaan värähtelyn ominaisarvotehtävä ratkaistaan elementtimenetelmällä soveltamalla homogenisoituja laskentaelementtejä. Paikallisen mittakaavan alimallin suhteellinen vaste lasketaan erillisellä alustaheräteanalyysillä, jonka jälkeen koko systeemin muodonmuutos- ja kineettiset energiat lasketaan analyyttisesti. Tämän jälkeen tutkittavan muodon ominaistaajuutta muutetaan iteroimalla siten, että mekaanisen energian säilyminen aikatasossa toteutuu. Menetelmän todetaan olevan tarkka ominaistaajuuksien laskentaan tapauksissa, jotka edustavat tyypillisiä laivan rakenteita 1D-, 2D- ja 3D-tapauksissa. Menetelmä soveltuu muotojen kautta tehtävään vastelaskentaan, koska yhteys ominaismuodon ja yleistettyjen massan ja jäykkyyden välillä säilyy. Menetelmää soveltamalla homogenisoituihin elementteihin perustuvien laskentamallien tarkkaa taajuusaluetta voidaan laajentaa noin 35-40 Hz:iin tyypillisen kannen tapauksessa. Esitetty menetelmä pystyy tarjoamaan tiheäverkkoisen mallin tasoisen tarkkuuden harvan homogenisoidun mallin laskentakuormalla.
Julkaisun otsikon käännös | Matkustajalaivan rakenteiden värähtely-mittakaavojen erottaminen ja inertian aiheuttama vuorovaikutus |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-0818-7 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-0819-4 |
Tila | Julkaistu - 2022 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- vapaa värähtely
- energiamenetelmä
- elementtimenetelmä
- homogenisointi
- mittakaavavuorovaikutus
- inertia
- ohutseinäinen rakenne
- laivan rakenne