本書面向實際應用介紹船舶振動和聲學的基本理論、數(shù)值分析與規(guī)范化建模方法、評價標準及設計技術。全書共15章，主要內容分為船舶振動理論及其規(guī)范化計算、船舶聲學理論及其規(guī)范化計算兩大部分。第一部分介紹船舶穩(wěn)態(tài)振動及瞬態(tài)振動(碰撞、爆炸沖擊等場景)的理論和計算方法、數(shù)值模型規(guī)范化建模技術、振動評價標準與控制設計，主要關注0～100Hz低中頻段。第二部分介紹船舶艙室穩(wěn)態(tài)噪聲及瞬態(tài)噪聲(破冰、碰撞等場景)、水下輻射噪聲的基礎理論、計算方法、數(shù)值模型規(guī)范化建模技術，以及空氣和水下輻射噪聲評價標準與降噪設計，關注0～10000Hz全頻段。
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1986年8月～1990年7月，西北工業(yè)大學飛行器制造工程系(本科)
1995年3月～1998年4月，大連理工大學工程力學系（博士）1998年8月～2001年3月，上海交通大學工程力學系（博士后）
2001年3月～至今，上海交通大學船舶與海洋工程系（教師）船舶與海洋工程專業(yè)，船舶振動噪聲與超材料研究方向作為負責人完成國家自然科學基金項目4項，"863"高科技項目1項，教育部博士點基金項目1項，國防預研、裝備預研和工信部高技術船舶項目子課題等多項，參加“863”重大項目2項。作為負責人或主要參加者完成縱橫向科研課題60余個，包括我國最先進的3000米深水半潛式鉆井平臺、超大型浮式生產(chǎn)儲油船(FPSO)、破冰型/大型液化天然氣（LNG）運輸船、氣墊船、魚雷等的振動噪聲設計，以及萬米深海無人潛器（ROV、AUV）的結構強度分析，超大型油輪實船拓撲優(yōu)化設計，氣象衛(wèi)星結構動力學分析及控制等。作為負責人或主要參加者完成其它縱橫向科研課題60余個。發(fā)表論文180余篇，出版著作2部。中國造船工程學會船舶力學學術委員會委員及振動與噪聲學組副組長，中國復合材料學會船舶與海洋工程復合材料專業(yè)委員會委員，上海市振動工程學會理事。
ISSC（International Ship & Offshore Structure Congress）專業(yè)委員會委員（2015~2022）
目錄
前言
第1章 基礎知識 1
1.1 船舶與海洋結構物的振動 3
1.1.1 振動系統(tǒng) 4
1.1.2 振動控制方程與振動物理量 5
1.2 船舶與海洋結構物的噪聲 12
1.2.1 聲學基本概念與聲學物理量 12
1.2.2 船舶與海洋結構物的聲場 18
1.2.3 聲傳播的控制方程 23
1.2.4 流噪聲的Lighthill方程 27
第2章 振動特性與振動響應分析理論和方法 30
2.1 振動特性和模態(tài)正交性 31
2.2 振動特性的數(shù)值計算方法 34
2.2.1 瑞利法和瑞利-里茨法 35
2.2.2 子空間迭代法 36
2.2.3 Lanczos方法 37
2.2.4 動力子結構法 37
2.3 連續(xù)振動系統(tǒng)的振動模態(tài) 39
2.3.1 梁的振動模態(tài) 39
2.3.2 板的振動模態(tài) 40
2.3.3 圓柱殼的振動模態(tài) 40
2.4 聲學模態(tài)分析 41
2.5 振動響應的數(shù)值計算方法 42
2.5.1 展開定理 42
2.5.2 模態(tài)疊加法 44
2.5.3 直接積分法 48
2.6 高頻振動的統(tǒng)計能量分析法 56
2.6.1 統(tǒng)計能量分析法的原理 57
2.6.2 子系統(tǒng)劃分和內損耗因子 58
第3章 船舶與海洋結構物的流固耦合分析理論 61
3.1 水彈性力學與聲彈性力學 61
3.2 流固耦合動力學方程 63
3.3 聲固耦合振動聲學方程 66
3.3.1 聲固耦合振動聲學方程的有限元列式 67
3.3.2 聲固耦合振動聲學方程的邊界元列式 69
3.4 聲振特性分析數(shù)值模型的選擇 76
第4章 船舶與海洋結構物穩(wěn)態(tài)振動分析的規(guī)范方法 78
4.1 船舶與海洋結構物在波浪中的往復運動方程 78
4.2 船舶穩(wěn)態(tài)振動數(shù)值分析的規(guī)范方法 82
4.2.1 船舶總體振動數(shù)值分析模型 83
4.2.2 船舶總體振動數(shù)值分析的規(guī)范方法 85
4.3 船舶局部穩(wěn)態(tài)振動分析 100
4.3.1 局部結構振動分析模型的延伸邊界建模方法 100
4.3.2 艉部和上層建筑的振動 101
4.3.3 機艙和桅桿等部件的振動 103
第5章 船舶穩(wěn)態(tài)振動的評價標準和抑制 107
5.1 船舶穩(wěn)態(tài)振動的評價標準 107
5.1.1 船舶穩(wěn)態(tài)振動的適居性評價標準 109
5.1.2 船舶穩(wěn)態(tài)振動的結構安全性評價標準 119
5.1.3 船舶穩(wěn)態(tài)振動的設備安全性評價標準 122
5.2 船舶穩(wěn)態(tài)振動的測試 123
5.2.1 船舶總體振動的測試 124
5.2.2 船舶航行振動的測試 125
5.2.3 船舶振動問題的診斷 126
5.3 船舶的抑振設計 127
5.3.1 隔振性能評價指標 127
5.3.2 船舶防振設計 129
第6章 船舶與海洋結構物瞬態(tài)振動分析 147
6.1 船舶與海洋結構物高速瞬態(tài)振動數(shù)值分析 147
6.1.1 空中爆炸及穿甲時艦船瞬態(tài)振動數(shù)值分析 151
6.1.2 水下爆炸時艦船瞬態(tài)沖擊響應的數(shù)值計算方法 155
6.1.3 設備及人員抗沖擊能力評估和設計 159
6.2 船舶與海洋結構物低速瞬態(tài)振動數(shù)值分析 161
6.2.1 船舶與海洋結構物碰撞的分析方法 161
6.2.2 船-冰碰撞的數(shù)值分析 163
6.3 地震作用下海洋結構物瞬態(tài)振動數(shù)值分析 174
6.3.1 反應譜法 176
6.3.2 時程分析法 181
第7章 船舶穩(wěn)態(tài)水下輻射噪聲數(shù)值分析的規(guī)范方法 185
7.1 船舶機械噪聲全頻段數(shù)值計算規(guī)范方法 187
7.1.1 低頻段船舶機械噪聲的規(guī)范數(shù)值計算方法 190
7.1.2 高頻段船舶機械噪聲的規(guī)范數(shù)值計算方法 193
7.1.3 船舶機械噪聲全頻段數(shù)值計算規(guī)范方法的實驗驗證 196
7.2 機械噪聲、螺旋槳噪聲與水動力噪聲耦合聲場數(shù)值計算方法 212
7.2.1 水面船舶的流場及水動力噪聲、螺旋槳噪聲的近似計算 213
7.2.2 多類振動噪聲源作用時船舶水下輻射噪聲計算方法 215
7.3 考慮自由液面波形的船舶水下輻射噪聲計算方法 224
7.3.1 繞流流場的數(shù)值模擬 226
7.3.2 考慮自由液面波形的輻射噪聲數(shù)值計算模型及方法 227
7.3.3 水下輻射噪聲計算結果對比 229
第8章 船舶振動與噪聲數(shù)值分析的解析梯度網(wǎng)格模型 231
8.1 解析梯度網(wǎng)格模型的原理 231
8.1.1 基于波動理論的解析梯度網(wǎng)格原理 232
8.1.2 基于振動理論的解析梯度網(wǎng)格原理 234
8.2 基座阻抗計算的解析梯度網(wǎng)格模型 235
8.2.1 解析梯度網(wǎng)格及其計算公式 236
8.2.2 基于解析梯度網(wǎng)格模型的基座阻抗數(shù)值計算 237
8.3 基于解析梯度網(wǎng)格模型的船舶機械噪聲計算方法 243
8.3.1 船舶機械噪聲計算的解析梯度網(wǎng)格模型 243
8.3.2 基于解析梯度網(wǎng)格模型的船舶機械噪聲數(shù)值計算示例 247
第9章 船舶機械噪聲計算的規(guī)范載荷 252
9.1 設備振動載荷的特性 252
9.1.1 力載荷與加速度載荷的等效性分析 253
9.1.2 加速度載荷和力載荷對機械噪聲計算結果的影響 255
9.2 低頻機械噪聲計算的規(guī)范載荷 257
9.2.1 基于理想加速度載荷的力載荷反演方法 257
9.2.2 基于臺架試驗加速度載荷的力載荷反演方法 259
9.2.3 基于基座面板處理想加速度載荷的低頻機械噪聲快速預報 262
9.3 低頻機械噪聲計算中規(guī)范載荷的實驗驗證 264
9.3.1 基于理想加速度載荷反演力載荷的實驗驗證 264
9.3.2 基于臺架試驗加速度載荷反演力載荷的實驗驗證 266
9.4 高頻機械噪聲計算的規(guī)范載荷 267
9.4.1 高頻機械噪聲的計算模型及規(guī)范載荷 267
9.4.2 多點等效阻抗的計算方法 270
9.4.3 高頻機械噪聲的能量平均計算方法 273
9.5 聲腔共振作為聲激勵對船舶機械噪聲的影響 275
9.5.1 透射聲波對船舶水下輻射噪聲的影響 275
9.5.2 聲腔共振對船舶水下輻射噪聲的影響 277
9.6 設備規(guī)范載荷下全頻段機械噪聲計算方法的實驗驗證 279
第10章 船舶機械噪聲上下限理論 284
10.1 區(qū)間分析理論和聲振傳遞函數(shù) 284
10.2 考慮激勵信息缺失的船舶機械噪聲上下限理論 286
10.3 機械噪聲上下限理論的實驗驗證 290
第11章 船舶振動與機械噪聲數(shù)值預報的能量平均方法 296
11.1 振動和噪聲能量的疊加原理 296
11.2 加速度載荷信息缺失時船舶機械噪聲數(shù)值預報的能量平均方法 299
11.2.1 基于平均加速度載荷的機械噪聲預報能量平均方法 299
11.2.2 基于合成加速度載荷的機械噪聲預報能量平均方法 300
11.2.3 加速度載荷信息缺失時機械噪聲預報能量平均方法的實驗驗證 303
11.2.4 船舶機械噪聲全頻段數(shù)值預報的能量平均方法 304
11.3 加速度載荷信息缺失時船舶振動數(shù)值預報的能量平均方法 305
11.3.1 船舶振動數(shù)值預報的能量平均方法 306
11.3.2 船舶振動數(shù)值預報的能量平均方法的實驗驗證 306
第12章 船舶艙室穩(wěn)態(tài)空氣噪聲的數(shù)值計算方法 311
12.1 艙室中高頻穩(wěn)態(tài)噪聲統(tǒng)計能量分析數(shù)值模型的建立 311
12.1.1 統(tǒng)計能量子系統(tǒng)的簡化方法 312
12.1.2 聲學控制措施的建模 313
12.1.3 船體質量模型的建立 317
12.1.4 PRE-SEA軟件輔助船體SEA模型的建立 318
12.1.5 激勵/邊界條件施加及計算 319
12.2 艙室噪聲貢獻率的計算方法 321
12.3 船用聲學包的優(yōu)化設計 323
第13章 船舶瞬態(tài)噪聲數(shù)值計算的規(guī)范方法 328
13.1 船舶瞬態(tài)噪聲數(shù)值分析中的時空尺度離散 328
13.2 船舶艙室瞬態(tài)噪聲數(shù)值計算的全頻段規(guī)范方法 330
13.2.1 船-船碰撞導致的中高頻艙室瞬態(tài)噪聲數(shù)值計算方法 331
13.2.2 船-冰碰撞導致的艙室瞬態(tài)噪聲數(shù)值計算的全頻段規(guī)范方法 339
13.3 船-冰碰撞導致的瞬態(tài)水下輻射噪聲數(shù)值計算的全頻段規(guī)范方法 352
13.4 船舶艙室瞬態(tài)沖擊噪聲性能的評價方法 356
13.4.1 船舶艙室瞬態(tài)沖擊噪聲性能評價的單因數(shù)指標 357
13.4.2 郵輪時域ISO撞擊器實驗及瞬態(tài)噪聲性能評價方法驗證 358
第14章 船舶穩(wěn)態(tài)噪聲與瞬態(tài)噪聲的評價標準 362
14.1 船舶艙室穩(wěn)態(tài)噪聲評價標準 362
14.1.1 國際海事組織的艙室噪聲評價標準 362
14.1.2 國內外船級社的艙室噪聲評價標準 363
14.1.3 中國軍用船舶的艙室噪聲評價標準 367
14.2 船舶瞬態(tài)空氣噪聲評價標準 368
14.2.1 艦上兵器發(fā)射導致的瞬態(tài)空氣噪聲評價標準 369
14.2.2 艙室瞬態(tài)噪聲評價標準 369
14.3 船舶穩(wěn)態(tài)水下輻射噪聲評價標準 372
14.3.1 水下輻射噪聲附加標志和基本概念 372
14.3.2 中國船級社的穩(wěn)態(tài)水下輻射噪聲評價標準 374
14.3.3 挪威船級社的穩(wěn)態(tài)水下輻射噪聲評價標準 378
第15章 船舶降噪設計的聲振相關性方法 381
15.1 船舶聲振相關性的評價指標 381
15.2 船舶聲振相關性分析 382
15.3 基于聲振相關性分析的船舶降噪設計 383
15.3.1 艙段的聲振相關性分析及機械噪聲抑制示例 384
15.3.2 拖輪的聲振相關性分析及機械噪聲抑制示例 392
15.4 船舶噪聲計算分析示例 397
15.4.1 螺旋槳噪聲數(shù)值分析 397
15.4.2 基于聲學有限元法的加肋圓柱殼輻射噪聲分析 409
15.4.3 基于聲學邊界元法的加肋圓柱殼輻射噪聲分析 420
15.4.4 基于統(tǒng)計能量分析法的加肋圓柱殼輻射噪聲分析 425
參考文獻 432
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