1引言

在现代船舶设计与运行中，船体的振动问题一直是确保航行安全与乘员舒适的重要课题。船舶在行驶过程中，除了受风浪等外部自然载荷的影响外，船上动力系统、机械设备以及货物的振动也会对船体结构产生复杂的动态效应。过度振动不仅可能导致船体产生显著的变形、较高的振动速度和加速度，还会引发噪声问题，对船上人员的健康构成潜在威胁，严重时甚至会引发结构疲劳、裂纹扩展以及安全事故。

 

近年来，随着船舶结构形式和工况要求的不断提高，非对称船体梁的振动问题引起了国内外研究者的广泛关注。尤其在波浪载荷等动态激励作用下，大型非对称船舶往往表现出较强的振动响应。因此，对非对称船体梁振动响应的分析对实际工程设计、寿命评估以及安全性验证具有重要参考价值。

 

本文主要参考了哈尔滨工程大学硕士研究生郝晨伟的学位论文中有关非对称船体振动分析的相关内容。对对称和非对称船体梁两种模型进行模态计算和比较。并将国产自主有限元软件 iSolver 的计算结果与国外商业软件 Abaqus 的结果进行了详细对比，从而验证了 iSolver 在复杂结构振动分析中的高精度、高可靠性以及良好的工程适用性。以下内容详细介绍了模型建立、计算过程、结果分析以及总结。

2模型建立

为全面评估非对称因素对船体梁振动性能的影响，本文分别建立了对称船体梁模型和非对称船体梁模型。两者在基本结构参数上均采用相同的横截面尺寸和基本几何形状，但在局部结构布置上存在明显差异，以体现非对称设计对动态响应的影响。具体模型参数如下：

·  船体梁基本尺寸：宽 14 m，高 10 m，梁长 100 m。

·  隔板布置：底部隔板距船体梁底部 3 m；上层隔板距顶部甲板 3 m。船板的厚度均为 0.1 m，且模型两端均为封闭。

*创建部件

*建立对称船体梁

*创建节点

*将节点显示出来

*依次创建节点（0.,3.,0.）（0.,7.,0.）（0.,10.,0.）

*复制节点

*创建单元，选择S4R单元，之后依次选择单元的四个点，完成创建

*重复操作，创建出全部三个单元。

*对单元进行阵列

*拉伸出纵向船体结构

*阵列出横舱壁

*赋予材料

*从材料库中调用材料

*创建截面，截面厚度0.1

*为需要赋予材料的全部单元创建集

*将截面指派给单元

*装配

*创建分析步

*进入mesh模块，细化网格，网格尺寸细化为1 m

*创建作业进行计算，得到计算结果

*非对称船体梁的模型2可同样根据上述步骤进行建立，只是尺寸有所不同

*导出文件，在abaqus中导入进行计算即可得到abaqus的计算结果

3结果分析

在对称船体梁的自由振动分析中，对比 iSolver 与 Abaqus 的计算结果：

对称船体梁

对称船体梁第七到十阶振型如下图所示。

在非对称船体梁的自由振动分析中，对比 iSolver 与 Abaqus 的计算结果：

非对称船体梁

非对称船体梁第七到十阶振型如下图所示。

前六阶振型均显示为零频率，这是因为在自由振动分析中，这些振型对应于结构的六个刚性体自由度，包括三个平移自由度和三个转动自由度，其固有频率理论上为零。第七阶及以后的振型则反映了结构的柔性动态响应。通过图示可以看出，第七到第十阶振型不仅在振型形态上与 Abaqus 得到的结果高度一致，而且其对应的频率值也完全吻合。这充分说明 iSolver 在捕捉船体梁振动特性方面具有较高的精度和可靠性。

 

对于非对称船体梁，由于结构几何的不对称性以及隔板位置的改变，虽然前六阶刚体运动依然表现为零频率，但在后续柔性振型中出现了一些细微差异。从数据可以看出，非对称船体梁的第七阶及之后的振型在频率数值上与对称模型相比略有下降，这表明非对称结构在柔性振动方面可能存在局部刚度降低的现象，进而影响振动频率。

4小结

通过对对称与非对称船体梁的振动分析，本文取得了如下主要结论：

 

非对称船体梁在局部结构刚度分布上发生变化，导致柔性振型的频率值出现适度下降。通过两种软件的对比，可以看出非对称因素对船体梁振动特性具有显著影响。

 

iSolver 在自由振动分析中能够准确捕捉到结构的六个刚性自由度（前六阶零频）以及后续柔性振型的真实动态响应。与 Abaqus 的计算结果完全一致，充分证明了 iSolver 在复杂结构振动问题分析中的高精度和稳定性。

 

总体而言，iSolver 作为国产自主有限元软件，在本次振动分析中的表现令人十分满意。其准确的计算结果、流畅的操作流程以及灵活的建模与求解能力，为国内结构动力学研究提供了一个高效、经济且易于推广的解决方案。对于科研工作者而言，iSolver 无 license 限制、免费开放的特点使其成为开展结构振动分析和动力学研究的理想工具，有助于降低研究成本、加快科研进程。未来，随着进一步的优化和用户反馈的持续改进，iSolver 将在更广泛的工程应用中展现出更强的竞争力和应用价值。

 

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