基于不同模型的艉轴架结构固有振动特性分析

论文针对艉轴架结构的固有振动特性展开分析,分别采用梁单元模型、实体单元模型以及流固耦合模型对艉轴架结构的振动特性进行仿真分析,并与规范计算方法进行对比分析以探讨不同模型的实用性。研究表明,相比梁单元模型和实体单元模型,采用流固耦合模型方法能更好地预报艉轴架结构的固有振动特性。     

船舶尾轴架动刚度的测量及应用

采用实验方法对某舰尾轴架进行动刚度测量,得到了前尾轴架的横向动刚度曲线,后尾轴架的横向和纵向动刚度曲线;分析尾轴架的动刚度曲线,可得到尾轴架结构的固有频率.用有限元方法对尾轴架固有频率进行计算,比较表明两结果吻合较好.建立了船舶轴系的有限元模型,轴架支撑处动刚度用广义弹簧-阻尼器系统进行模拟.进行了在横向冲击载荷作用下考虑支承结构动刚度的轴系横向冲击响应计算.     

船舶艉轴架系统建模及振动特性分析

研究艉轴架系统的动力学特性对艉轴架设计、船舶设计及船舶尾部的振动控制具有重要意义.数值仿真是研究的重要手段之一,而合理有效的模型则是正确分析的基础.为此,在传统艉轴架系统梁模型的基础上,分别采用弹性连接梁模型、体一梁混合模型以及船体一艉轴架系统耦合模型对艉轴架的横向振动特性进行分析,并以试验测试数据为基础,对上述模型计算所得结果进行评价.结果表明：边界条件和构件连接方式对艉轴架的振动固有频率影响较大;在模型适用性上,弹性连接梁模型在工程计算中较以往的梁模型更合适,船体一艉轴架系统耦合模型适用于要求精度更高的研究.     

基于ANSYS的艉轴密封环性能分析研究

为解决在高参数场合下,艉轴密封的密封端面产生力变形,热变形,造成密封失效问题,基于ANSYS软件平台,综合国内外在艉轴密封性能理论研究的新成果,对艉轴密封环建立热-结构耦合稳态的计算艉轴密封性能的有限元模型,并进行了密封性能研究.     

艉轴大跨距轴系校中计算

中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接触理论计算的载荷-刚度曲线,使用不同支撑位置和多种支撑模型对艉轴大跨距轴系进行校中计算对比。研究发现,对于艉轴大跨距的轴系,CB/Z 338-2005中对艉管后轴承支点位置的取值已不适合。如果轴承支点选取准确,则单点刚性支承、单点弹性支承、多点非线性弹性支承的轴承负荷计算结果相近。     

舰船艉轴架模态分析

采用有限元数值计算方法,以某舰为代表,建立舰船艉轴架模态分析的数学模型,计算并分析军规中所要求的艉轴架的一阶频率。在此过程中,利用模态质量对艉轴系统的频率进行筛选,从而得到P字架的横向和A字架的横、纵、垂向的一阶频率,并与军规中的要求相比较,校核艉轴架的模态特性。     

船舶艉部结构对尾轴振动特性影响研究

船舶大尺度效应造成船体变形大,使船舶轴系和船体之间相互耦合、相互影响问题十分突出。为此,建立了具有非线性油膜力作用的尾轴-油膜-艉部结构耦合系统动力学模型,推导了系统的动力学微分方程并对方程进行求解,分析了不同转速下尾轴的非线性动力学特征,总结了艉部结构系统的固有频率,参振质量,支承刚度,连接刚度对尾轴振动特性的影响。结果表明：考虑艉部结构的影响之后,尾轴-艉部结构耦合系统的振动特性发生了较大的改变,耦合程度受艉部结构固有频率影响较大,尾轴最大振幅随艉部结构参振质量,支承刚度的变化而发生改变。     

水下爆炸冲击对船舶艉轴架轴承响应特性的影响分析

应用Ansys/LS-dyna有限元软件,建立了水下爆炸冲击作用下的船舶艉轴架轴承仿真模型,研究水下爆炸冲击对船舶艉轴架轴承响应特性的影响,计算得到在不同的炸药当量和爆点位置下船舶艉轴架轴承的位移、应力和速度等响应特性。结果表明:随着炸药当量的增加,艉轴架轴承的位移、应力和速度等响应峰值也会线性增加;当爆心在横向远离艉轴架轴承时,轴承的位移响应峰值先增大后减小;当爆心在纵向时远离轴承时,轴承的位移、应力和速度等响应峰值则基本呈现线性下降趋势。     

新型艉轴密封装置的有限元分析与设计

利用ANSYS软件对新型艉轴密封结构进行了有限元分析。首先利用非线性壳单元、层合壳单元以及实体单元建立了艉轴密封结构的有限元模型,在此基础上确定了弹簧金属片的最大应力区域、得到了弹簧组结构的刚度曲线、补偿量-比压曲线,最后对艉轴密封结构在轴向、径向周期激励共同作用下的振动特性进行了分析,并讨论了弹簧金属片形状及厚度对结构密封性的影响。数值结果表明了该新型艉轴密封结构的实用性。     

基于ANSYS的高速艇艉轴架轴系振动响应分析

针对高速艇艉轴架轴系振动的问题,建立三维有限元模型,应用ANSYS软件对其结构振动响应进行分析预报。通过静力计算、模态求解、谐响应分析、时间历程处理、扩展位移解及查看扩展解,对该艇的舷外艉轴架轴系结构振动响应进行全面评估。     

基于不同规范的双臂艉轴架轻量化分析

[目的]为实现双臂艉轴架轻量化设计,[方法]通过对比分析国内现行规范和世界主要船级社关于艉轴架的相关尺寸要求,解读各规范之间的差异,从差异中寻找双臂艉轴架轻量化方法。根据规范之间的差异,选取与中国船级社(CCS)(海船)规范差异较大的挪威船级社—德意志劳氏船级社(DNV-GL)(船舶)规范,针对同一螺旋桨参数,分别根据各自规定的最小尺寸设计双臂艉轴架,采用相关标准规定校核各自的性能。[结果]结果表明,根据两规范进行尺寸设计的艉轴架强度和振动性能均符合要求,而按照DNV-GL(船舶)规范最小尺寸要求设计的艉轴架总质量轻约16.8%。[结论]采用DNV-GL规范设计艉轴架,能在一定程度上实现轻量化,为实际工程中艉轴架的轻量化设计提供思路。     

基于有限元法的长艉轴安装方法仿真分析

针对船舶艉轴直径加大和长度增长而带来的安装施工的难度增大问题,提出采用导向轴的长艉轴安装方案,应用有限元方法对长艉轴的安装过程进行仿真计算,分析艉轴在安装过程中的弯曲挠度及弯曲应力的变化规律,结果表明,增加导向轴后明显减小了艉轴变形挠度,可顺利完成长艉轴的安装,对长艉轴安装应用导向轴方案简单易行。     

艉轴划伤和修复的强度评估

艉轴在装封、托运、开箱和安装过程中极易受到损伤.针对艉轴损伤现象,以某被划伤的艉轴为实际案例,在验证所用方法准确性的基础上,采用有限元方法对修复后轴段进行强度分析.结果 表明:艉轴划伤修复后,缺陷处的局部应力相对较小,可继续使用,且该轴在后续使用中尚未出现工程问题,可为艉轴轻微划伤后能否继续使用提供判断依据,具有较高的工程应用价值.     

螺旋桨自重及偏心对艉轴影响的分析

通过建立力学模型．对螺旋桨自重及偏心给艉轴产生的各种影响，从强度、刚度和稳定性方面进行了全面的分析，提出了引起艉轴破坏的主要因素及防范措施。     

基于传递矩阵法的艉轴静态校中计算

采用传递矩阵法,利用MATLAB软件对艉轴进行直线校中的理论计算,并基于理论计算程序编写出基于实测值的计算程序,根据实际测量结果计算出艉轴各项参数,并与理论计算结果进行对比,发现二者计算结果基本相符.这对于优化艉轴校中算法,改善船舶艉轴运转状态具有重要意义.     

尾轴架结构设计

尾轴架设计的好坏直接影响整个船体尾部工作状态及推进效率,而制约尾轴架设计的客观因素有很多。以某工作船为研究对象,详细介绍了尾轴架结构设计特点及其外载荷的计算方法。通过有限元模拟,分别考察和探讨了支臂的数量、支臂间夹角及支臂的剖面形状等几个方面对尾轴架强度和刚度的影响,并得出了一些结论及建议。     

艉轴架照光法环氧浇注安装的工艺

介绍某艇长轴系艉轴架采用先进照光法环氧树脂浇注安装的新工艺及技术要点,对艉轴架对中定位浇注安装的精度分析与实践结果进行论述,通过安装后复测及航行试验,验证艉轴架采用新工艺安装的应用效果,给出艉轴架对中安装的总结性建议。     

变工况下船舶艉轴机械密封端面温度场数值分析

以变工况下的船舶艉轴机械密封环为研究对象,采用整体接触耦合法对其进行了热力耦合作用下的温度场有限元计算,重点介绍了船舶艉轴密封环稳态温度场数学计算模型和热流密度载荷的施加思路,依据接触表面的温度连续性条件对变工况时密封端面的接触状况及温度变化趋势进行了分析.结果表明:转速、海水压力以及载荷系数都是引起端面温升的重要原因,各工况下静、动环接触区温度相同,非接触区静环端面温度高于动环,且在热力耦合作用下,密封端面发生锥形变形,呈现开口间隙.     

尾轴架系统强度计算及建模方法

船舶尾轴架系统在设计完成后,需对其结构强度进行计算,使得在船舶航行中不发生破坏。强度计算时为达到更高的精度要求,通常可采用有限元计算方法,在误差较小的情况下,简化计算模型有助于提高计算效率。基于对尾轴与轴毂间连接方式的简化以及模拟尾轴采用单元的不同分别建立了4种模型,在对比不同设计载荷的基础上,选取了载荷及工况进行加载计算。结果表明,有限元计算中,尾轴采用梁单元模拟时,计算出的前尾轴架应力高于采用实体单元模拟,同时在建立模型时需考虑尾轴承刚度的影响以及尾轴与轴毂间的相对滑动。     

十万吨级半潜船艉轴进轴工艺

十万吨半潜船艉轴总长为17.9米,属于长轴系,以往船采用的平背车穿轴方案,存在一定的安全风险。本船艉轴进轴过程中需要经过3处轴承位,轴承位的艉轴间隙是按"丝"计算,可见该穿轴施工的难度之大,加之本船还有特殊的螺旋桨导管,更增加了进轴的施工难度。经过多次专题讨论,本船决定采用安装舵叶用的液压平台及安装螺旋桨用的液压顶升工装组合使用,本方案采用现有设备,不需要制作特殊工装,节省了工装材料,且由于液压设备运行平稳,提高了穿轴作业的安全性和效率。