冰载荷冲击下的推进轴系扭振特性影响分析

以某破冰船电力推进轴系为研究对象,建立轴系扭转振动集总参数模型及边界条件分析,采用时域方法,分别对常规推进轴系及冰载荷作用下的推进轴系的扭振特性进行对比分析,说明冰载荷对轴系扭振特性的影响十分强烈,需要进行重点关注;同时,对构成轴系的主要部件中的联轴器刚度、离合器惯量等进行轴系扭振敏感性分析,获得轴系主要部件性能参数对轴系扭转振动特性影响情况的普遍规律,用于指导轴系设备设计和选型。文章对破冰船轴系设计具有一定的指导意义。     

周转斜盘发动机轴系横向振动计算与分析

文章利用模态综合技术分析周转斜盘发动机轴系横向振动,并根据周围斜盘发动机轴系的结构特点建立横振计算模型,将其复杂结构划分为具有简单形式的子轴,对各子轴用有限法进行分析,选取各子轴的低价模态加以综合。计算证明模态综合技术对具有复杂结构周转斜盘发动机轴系模振分析具有物理概念明确,节省计算时间,减少计算机内存等优点。     

柴油机发电机组中盘片式联轴器弯曲刚度计算

为方便轴系振动计算和提高其计算结果的准确度。针对实际中常见的八孔圆环形盘片式,进行实例分析计算,提供了盘片式有关分析计算的基本方法。     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

基于分布质量轴模型的回旋振动计算方法

根据旋转Timoshenko梁的运动微分方程,推导了计算船舶推进轴系回旋振动时分布质量轴模型的传递矩阵。相对于集中质量轴模型,分布质量轴模型可以计入轴分布质量的平动惯量、转动惯量、陀螺力矩以及剪切变形的影响,更加逼近船舶推进轴系回旋运动的实际物理模型,因此能更精确地计算轴系的临界转速和固有振型。在分布质量轴模型的基础上,采用数值稳定性良好的改进Riccati传递矩阵法编制了回旋振动计算程序,并应用于两型船舶的推进轴系计算。将文中方法的计算结果与有限元法以及第三方计算报告进行了比对,结果具有良好的一致性,从而验证了方法的正确性和计算精度。     

船舶轴带发电机系统的扭转振动计算

轴带发电机系统的扭转振动对于内燃机设计者来说是一个新的问题。计算轴带发电机轴系的扭转振动,需要切实地考虑发电机吸收功率对柴油机激扰力矩的贡献。实测结果证实了这一点。关于轴带发电机恒速齿轮箱的扭转振动计算,本文采用了传递矩阵和系统矩阵两种方法。前者可以使行星轮系最终转化成一当量轴系,输入、输出惯量之间存在一“等效场阵”;后者使用了行星轮系扭振计算的详细模型,考虑了轮齿平均啮合刚度及行星轮销轴横向弯曲刚度的影响。     

实测法验证硅油减振器扭振参数

硅油减振器是船舶轴系中重要的减振部件,但其生产厂家往往仅根据理论给出其阻尼等关键参数,即假定减振器发挥最佳阻尼,实船测试结果表明,这种假定并不准确。通过理论计算和柴油机台架测试,给出确定硅油减振器扭振参数（当量惯量、阻尼）的有效方法。实测结果表明,该方法操作方便,能较好地验证柴油机和硅油减振器的扭振参数。     

调距桨内外油管支撑布置的优化研究

以某一调距桨轴系为研究对象,利用有限元方法,建立轴系模型和轴系内油管模型。通过分析不同支撑状态下轴系内油管振动特性,并与轴系振动特性进行对比分析,得出轴系内油管支撑布置的优化方案。     

电动负载中惯量电模拟实现方法

为了克服电动负载中惯量机械模拟方法的固有缺点,研究了惯量电模拟及其实现方法。在分析惯量电模拟原理的基础上,提出了基于Luenberger观测器的加速度估计方法。为了验证实现方法的有效性,以双闭环直流调速系统作为被试验对象,采用与机械模拟相比较的方法,分别模拟不同的负载惯量,分析了突加给定工况的动态调节过程,结果表明本文提出的惯量电模拟方法是可行和合理的。     

影响船舶轴系校中质量的主要因素

为确保船舶轴系安全运行,有必要分析和研究影响轴系校中质量的主要因素。首先在对轴系校中进行计算过程中建立轴系计算模型,并以计算模型为基础进行计算;其次重视轴系支撑刚度的变化情况,合理预估校中计算数据;最后分析船体的变形量,合理调整轴系校中方法。     

筒形发动机振动及隔振器设计与分析

研究了斜盘发动机的隔振技术.分别对发动机惯性力与惯性力矩、线性振动响应进行了分析,并用多尺度方法研究了钢索滞后非线性隔振器的软弹簧幅频特性,给出定性分析与计算结果,为详细的隔振技术试验与产品设计奠定了分析基础.研究结果对降低筒形发动机激励下水中兵器机械噪声,提高自导性能有重要应用价值.     

支撑条件对浮动式厚弹性板水弹性行为的影响分析（英文）

The hydroelastic response of very large floating structures(VLFS) under the action of ocean waves is analysed considering the small amplitude wave theory. The very large floating structure is modelled as a floating thick elastic plate based on TimoshenkoMindlin plate theory, and the analysis for the hydroelastic response is performed considering different edge boundary conditions.The numerical study is performed to analyse the wave reflection and transmission characteristics of the floating plate under the influence of different support conditions using eigenfunction expansion method along with the orthogonal mode-coupling relation in the case of finite water depth. Further, the analysis is extended for shallow water depth, and the continuity of energy and mass flux is applied along the edges of the plate to obtain the solution for the problem. The hydroelastic behaviour in terms of reflection and transmission coefficients, plate deflection, strain, bending moment and shear force of the floating thick elastic plate with support conditions is analysed and compared for finite and shallow water depth. The study reveals an interesting aspect in the analysis of thick floating elastic plate with support condition due to the presence of the rotary inertia and transverse shear deformation. The present study will be helpful for the design and analysis of the VLFS in the case of finite and shallow water depth.     

Coarse mesh finite element model for cruise ship global and local vibration analysis

This paper presents a practical procedure for creating finite element (FE) model for vibration analysis of cruise ships. The most preferable FE modelling approaches are studied and discussed through case studies of common ship structures, which cover the range from low to high frequencies. The application of homogenized equivalent single layer (ESL) theory based equivalent element for stiffened panel is extended to local forced vibration analysis, where inertia induced interaction between plate and stiffener occurs. Modal method is used with an energy-based correction for accounting the plate-stiffener interaction into modal properties. Case study results reveal that mesh density of one 4-node element per web frame spacing is suitable for global FE-model when vibration analysis is limited to global hull girder modes. For such modes it is sufficient to only include the membrane stiffness of stiffened panels. For investigating the response at higher frequencies, bending properties of stiffened panel should be included and mesh density should be at least two elements per web frame spacing. Then forced vibration analysis can be performed with an excellent accuracy up to frequencies about one third of the local plate natural frequencies between the stiffeners. Beyond that, the influence of the local plate vibration becomes more significant in panel vibration, making the ESL-theory based element limited. With the applied correction method, the validity of the ESL-model can be extended to approximately two thirds of the local plate natural frequency.     

基于CSR有限元分析球扁钢等效方法研究

基于CSR的油船有限元分析中，球扁钢不可以直接进行疲劳及屈曲计算，需将其等效为L型材或T型材。规范要求保证等效前后横剖面面积及惯性矩特性与原球扁钢相同。而且在利用PULS进行加筋板屈曲计算时对其加强筋（如扁钢、L型材及T型材）有尺寸比例限制。依据上述要求建立了球扁钢等效优化模型，并采用相应优化算法进行求解。实例计算结果表明，所用方法基本保证了等效结果满足规范要求，并可以进行屈曲计算，达到工程应用要求。     

考虑声辐射特性的船舶板架结构动力优化设计

提出了一种基于导纳法和遗传算法的船舶板架结构动力优化设计方法,将板架结构分解成由薄板与梁在相应连接节点处耦合的组合结构,利用其导纳公式推导出带有隔振系统的板架结构在任意位置简谐力激励下的弯曲振动响应,并与边界元法相结合,分析计算板架结构的声辐射特性。数值计算表明,只需取较少的耦合节点即可得到较好的计算精度,避免了大量的有限元计算。在此算法的基础上,使用遗传算法进行考虑声辐射特性的板架结构动力优化设计。为提高优化收敛速度,针对船舶板架结构的特点,选取纵桁和强横梁剖面惯性矩作为设计变量,减少了设计变量的个数,并建立满足构件剖面尺寸搭配关系要求的、经过优选的剖面尺寸方案库,便于获得满足约束条件的离散优化解。一个船舶板架结构的动力优化实例验证了方法的有效性。     

考虑船体惯性的蒸汽动力船舶制动能力简易分析方法

在论述现有蒸汽动力船舶制动能力分析大多集中于动力系统本身的变工况过程、没有充分考虑船体惯性影响的基础上,通过建立船体惯性影响下的蒸汽动力船舶制动过程、对比母型船舶得到允许实施全速倒车制动的正车航速、根据部分航速下的滑行数据建立船体滑行速度与滑行时间的关系等,形成了考虑船体惯性的蒸汽动力船舶制动能力简易分析方法。该方法得到的结论偏于保守,对于蒸汽动力船舶的机动性指标论证和试验试航等,具有指导意义。     

对船舶抗碰撞性能分析中的两个因素的评述

从以往的对船舶的抗碰撞分析研究中,发现有两个因素在很多分析中被忽略,一个是船舶碰撞中最易破坏位置的选择,另一个是在某些船舶舷侧舱水存在时忽略了其对船舶抗碰撞性能的影响.通过对典型结构进行仿真分析,指出船舶最佳碰撞位置的选择并非一定位于通常所认为的强框架中心点处,而是取决于板与加强筋的相对刚度,以及撞击船撞头的形状,以及通过某FPSO双舷侧结构为例分析了在舷侧舱水存在的情况下,由于撞击的短时和水的惯性迟滞效应,使得提高了船舶的抗碰撞性能.对这两个因素的分析有助于今后更加完善的对船舶抗碰撞性能进行评估.     

波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性影响

对Morison方程进行适当变形、推演,得到了一种可直接计算近海平台支撑物所受最大水平波浪力的计算方法。将此计算方法与经典计算法进行对比。对比发现,当阻力相对于惯性力起主要作用时,新算法与经典算法所得结论完全一致。当惯性力相对于阻力起主要作用时,新算法存在一定偏差,在该情况下,使用Matlab辅助计算,得到了波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性的影响曲线。     

含起重设备的船舶上层建筑吊装强度有限元分析

为准确计算船舶上层建筑吊装强度,采用MSC.Patran和MSC Nastran软件对175 000 t散货船上层建筑吊装建立整体结构有限元模型。采用含起重设备的有限元分析法计算上层建筑在吊装过程中的结构响应,并与直接约束法和惯性释放法进行对比分析,比较3种有限元分析法计算得到的应力、变形和吊点支反力情况,分析含起重设备的有限元分析法的准确性。结果表明,含起重设备的有限元分析法可对结构的应力、变形和吊点支反力进行较为准确的计算,优于直接约束法和惯性释放法。含起重设备的有限元分析法对船舶上层建筑吊装强度和吊装方案的评估具有一定的工程价值。     

船舶复杂轴系扭转振动建模及动力学分析

针对船舶复杂轴系结构,提出一种基于能量法的轴系扭转振动建模及动力学分析方法。该方法对船舶复杂轴系中的典型结构进行统一能量化描述,如联轴器、齿轮、负载等,并结合弹性轴的能量函数构建轴系结构的拉格朗日能量泛函;然后,利用最小二乘法和广义变分法,对轴系角位移展开项系数进行求解,从而建立适用于船舶复杂轴系结构的扭转动力学模型。通过与有限元方法计算结果相比较来验证该建模方法的准确性,并利用该方法分析连接刚度和负载转动惯量对整体轴系扭振特性的影响,以期为船舶复杂轴系设计提供一定参考。