【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构振动响应，尤其涉及一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、船舶振动研究对于船舶的安全性、可持续性、舒适性以及环境性都具有关键性的意义。对于典型的船体舱段振动研究，可以更好的发现存在的结构问题，如疲劳、应力集中和材料磨损，从而提前采取措施确保船只的结构安全。同时通过振动响应研究，优化船舱段的设计和性能，降低结构的疲劳损伤，延长船舶的使用寿命，并降低维护成本，为船舶持续性使用提供保障。另外船舶振动直接影响到乘客和船员的舒适性。通过对船舶振动研究并优化设计，可以提高舒适性，减少晕船和不适感。最后，船体振动也会对周围环境产生影响，振动噪声会对水下生态环境和动植物产生影响。因此研究船舶舱段结构的振动响应具有重要的工程意义。
2、典型船体舱段包括上下甲板，舷侧板，船舭板以及船底板。现有技术中对于船舶典型舱段结构的振动响应计算方法一般有两种，一种是理论计算方法，而对于这种舱段耦合结构，尚未有一种普适性的建模方法，纯理论方法很难解决壳体与复杂的内部附件耦合的振动问题。另一种是借助有限元仿真软件进行计算，尽管ansys、nastran、comsol和abaqus等有限元计算软件是分析具有复杂几何特性的模型的强大工具，但是由于有限元软件在后处理方面存在不足，难以深入机理研究。
3、因此，如何设计出一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，能够解决有限元软件在后处理方面存在的不足，并克服分析方法的几何复杂性限制，是一个亟待解决的问题。
技
1、有鉴于此，有必要提供一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决有限元软件在后处理方面存在的不足，并克服分析方法的几何复杂性限制。
2、为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提供一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，包括：
3、基于耦合线将船舶典型舱段耦合结构划分为两个子结构，所述两个子结构为外部船体子结构和内部甲板子结构，并对每一子结构进行有限元建模；
4、通过所述有限元建模计算每一子结构在外激励力作用下的第一位移响应和在缩聚函数力下的第二位移响应，并根据所述第一位移响应和所述第二位移响应得到船舶典型舱段耦合结构的缩聚传递函数；
5、根据耦合线处各个节点的连续位移、各个节点力的平衡条件及所述缩聚传递函数构建船舶典型舱段耦合结构的缩聚传递函数控制方程；
6、根据所述缩聚传递函数控制方程计算船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应。
7、进一步的，通过所述有限元建模计算外部船体子结构和内部甲板子结构中每一子结构在外激励力作用下的第一位移响应，包括：
8、通过所述有限元建模建立各个子结构之间的质量矩阵与刚度矩阵，并利用直接刚度法计算内部子结构在外激励作用下的第一位移响应。
9、进一步的，通过所述有限元建模计算外部船体子结构和内部甲板子结构中每一子结构在缩聚函数力下的第二位移响应，包括：
10、获取船舶典型舱段耦合结构的结构参数，其中，所述船舶典型舱段耦合结构的结构参数包括每一子结构的几何尺寸和材料特性参数；
11、将预设缩聚函数作用于解耦后的耦合线处，并根据所述结构参数计算各子结构在缩聚函数作用下的第二位移响应。
12、进一步的，所述缩聚传递函数控制方程，包括：
13、
14、其中，ya为内部甲板子结构的缩聚导纳项，yb为外部船体子结构的缩聚导纳项，定义a为内部甲板子结构，b为外部船体子结构，fc为耦合力，c为耦合力的英文首字母，无实际物理含义，为内部甲板子结构的第一自由缩聚位移幅值。
15、进一步的，所述船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应包括位移响应、速度响应以及加速度响应。
16、进一步的，所述根据所述缩聚传递函数控制方程计算船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应，包括：
17、根据所述缩聚传递函数控制方程反推耦合线处的耦合力，并基于耦合线处的耦合力计算船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应。
18、进一步的，所述基于耦合线处的耦合力计算船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应，包括：
19、基于耦合线处的耦合力计算船舶典型舱段耦合结构给定点的位移响应：
20、
21、其中，u(ma)为给定点ma处的位移响应，u(mb)为给定点mb处的位移响应，为给定点ma处的第二自由缩聚位移幅值，为非耦合子系统在给定点ma处点的缩聚导纳项，为非耦合子系统在给定点mb处点的缩聚导纳项，n为耦合线段数，为第n段耦合线所受耦合力；
22、基于给定点处的位移响应计算给定点的速度响应和加速度响应：
23、v0＝iω(-ω2m+k*)-1f0＝iωu0，a0＝iωv0＝-ω2u0
24、其中，v0为给定点处的速度响应，i为虚数单位，ω为角频率，m为子结构的质量矩阵，k*为子结构的复刚度矩阵，u0为子结构的位移响应，f0为载荷向量矩阵，a0为给定点处的加速度响应。
25、第二方面，本专利技术还提供一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算装置，包括：
26、有限元建模模块，用于基于耦合线将船舶典型舱段耦合结构划分为两个子结构，所述两个子结构为外部船体子结构和内部甲板子结构，并对每一子结构进行有限元建模；
27、缩聚传递函数确定模块，用于通过所述有限元建模计算每一子结构在外激励力作用下的第一位移响应和在缩聚函数力下的第二位移响应，并根据所述第一位移响应和所述第二位移响应得到船舶典型舱段耦合结构的缩聚传递函数；
28、缩聚传递函数控制方程构建模块，用于根据耦合线处各个节点的连续位移、各个节点力的平衡条件及所述缩聚传递函数构建船舶典型舱段耦合结构的缩聚传递函数控制方程；
29、振动响应计算模块，用于根据所述缩聚传递函数控制方程计算船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应。
30、第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法中的步骤。
31、第四方面，本专利技术还提供一种计算机存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法中的步骤。
32、采用上述实施例的有益效果是：
33、本专利技术建立的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，针对耦合结构，由于子结构是采用有限元方法进行建模，因此并不限于模型形状，可以很好地适用于各种复杂的船舶典型舱段模型耦合结构的振动响应计算，并且相较于有限元软件，该方法在后处理方面更具优势，可以进行更深入的研究。同时该方法计算量适当、精度较高，且能在宽频带内计算振动响应。
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1.一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，通过所述有限元建模计算外部船体子结构和内部甲板子结构中每一子结构在外激励力作用下的第一位移响应，包括：
3.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，通过所述有限元建模计算外部船体子结构和内部甲板子结构中每一子结构在缩聚函数力下的第二位移响应，包括：
4.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，所述缩聚传递函数控制方程，包括：
5.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，所述船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应包括位移响应、速度响应以及加速度响应。
6.根据权利要求5所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，所述根据所述缩聚传递函数控制方程计算船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应，包括：
7.根据权利要求6所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，所述基
8.一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，所述存储器，用于存储计算程序；所述处理器，与所述存储器链接，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述权利要求1至7中任一项所述船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，能够实现上述权利要求1至7中任一项所述船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，通过所述有限元建模计算外部船体子结构和内部甲板子结构中每一子结构在外激励力作用下的第一位移响应，包括：
3.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，通过所述有限元建模计算外部船体子结构和内部甲板子结构中每一子结构在缩聚函数力下的第二位移响应，包括：
4.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，所述缩聚传递函数控制方程，包括：
5.根据权利要求1所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应计算方法，其特征在于，所述船舶典型舱段耦合结构任意位置的振动响应包括位移响应、速度响应以及加速度响应。
6.根据权利要求5所述的船舶典型舱段耦合结构振动响应...
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