船舶推进轴系多体动力学和扭振特性

在深入分析推进轴系扭振特性及其动力学理论的基础上,将在Solidworks中建立的船舶推进轴系三维实体模型导入ADAMS中形成轴系的多体动力学模型,并对该模型进行自由模态分析、动力学特性分析和轴系在不同工况下的扭振特性分析。结果表明,推进轴系在施加负载后轴系的扭转角呈周期性变化趋势,振幅较大且峰值可达0.65°。在旋转副失效的条件下,扭转角在0.9°附近波动。当轴系终端螺旋桨受到冲击时,轴系的扭转角也将产生较大幅值的波动,最大扭转角达到了4.5°左右。     

船舶低速柴油机推进轴系扭转振动研究

本文采用集总参数法建立10000DWT油船低速柴油机推进轴系扭转振动模型,将模型分为直链式扭转振动模型和带分支式扭转振动模型,建立单质量点的扭转振动数学方程和Simulink仿真模型,从而提出采用系统矩阵法和Simulink软件仿真方法分别对该轴系的频域振动特性和时域振动特性进行研究；同时通过对实船轴系进行扭转振动测试,验证了该船舶推进轴系扭转振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。     

复杂分支轴系扭振计算的动态矩阵法

讨论了目前国内外在船舶推进轴系扭转振动计算中所应用的诸多方法，比较了它们的优缺点。在此基础上，提出应用改进的动态矩阵法进行船舶推进轴系的扭振计算，并论述了该方法的理论基础，使其能更加简单、方便地解决船舶复杂分支推进轴系的扭转振动计算。最后还列举了实际算例的扭振计算，证明此方法在解决船舶推进轴系扭振计算方面是一种有效、方便的方法。     

船舶传动装置多体动力学和有限元仿真技术

目前,传动装置振动计算多采用集中参数法,未将轴系振动(扭转振动、横向振动与纵向振动)以及结构振动进行综合分析,与实际情况有一定的差别。本文以典型双机并车装置传动(包括柴油机、高弹性联轴器、万向轴、传动齿轮、主轴与输出负载)为研究对象,应用多体系统动力学理论对其激励特性进行研究,为传动装置有限元动力学响应分析提供输入条件。在完成传动装置多体动力学仿真分析的基础上建立传动装置有限元分析模型,然后对传动装置进行轴系振动和结构振动有限元动力学响应分析,并进行试验验证。同时,讨论转速和隔振刚度对传动装置结构振动的影响规律。最后,通过总结,初步形成船舶传动装置基于多体动力学和有限元仿真的振动特性预估方法,以完善和充实传动装置的研究方法和理论。     

船舶推进轴系扭转振动概述

推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，其在运转过程中会不可避免地产生振动，并引起主机、传动装置振动，从而诱发船体结构振动。为避免影响船舶航行性能和安全性，对轴系扭转振动产生的原因及轴系扭转振动计算方法进行着重论述，并总结介绍轴系扭转振动的消减措施，旨在深入浅出、通俗易懂地使读者了解船舶推进轴系扭转振动。     

舰船复杂轴系扭振计算的通用模型及系统矩阵法研究

建立舰船复杂轴系扭转振动计算的通用模型,采用系统矩阵法对舰船复杂轴系进行扭振计算,并在Matlab中编制相应的计算程序,实例计算结果证明这种建模和计算方法在解决舰船复杂轴系扭振计算方面的有效性。     

基于Ansys的电机轴系扭动振动研究

船舶电机的轴系不仅起到传递转距和功率的作用,也起到动力系统调速的作用,是船舶动力系统的关键装置。由于船舶电机的轴系在正常运行过程中受到外界激励作用,会产生受迫振动和扭转振动等多种振动形式,影响电机轴系的工作稳定性,甚至造成结构出现疲劳破坏。针对这一问题。本文通过建立船舶轴系的多体动力学模型,结合有限元仿真软件Ansys对电机轴系的扭转振动进行仿真分析,仿真过程包括有限元模型的建立、边界条件和约束条件的施加、扭转振动的求解以及后处理等环节。     

船舶轴系扭转振动消减方法研究

船舶轴系是船舶推进系统的主要组成部分,轴系产生的扭转振动是引发船舶推进系统事故的重要因素之一。在分析了船舶轴系扭转振动产生的原因、计算方法以及减振措施之后,并以某型船舶为例,利用轴系扭振计算软件,研究了优化该船轴系扭振的措施。     

冰区航行船舶电力推进轴系机电耦合的扭振分析

通过螺旋桨桨叶与冰块的相互作用过程,建立单冰块对螺旋桨扭转振动的激励函数;同时建立机电耦合振动数学模型,推导得到机电耦联动力学方程,研究电机电磁激励力对扭转振动的影响。以3500吨科考船电力推进轴系为研究对象,基于冰载荷激励力和电磁激励力对轴系扭转振动进行分析,为复杂的船舶电力推进轴系在冰区航行时的振动研究奠定了基础。     

浅谈船舶轴系纵向振动

船舶轴系是推动船舶前进的重要部件，一旦轴系发生变形，出现故障，就会严重影响航行安全。为解决船舶轴系变形问题，众多技术人员进行了深入研究，但是因为其工作的环境和复杂的受力状况不同，仍不断出现扭曲变形和断裂现象。其中纵向振动、扭转振动、和回转振动是产生轴系疲劳破坏的三大重要因素。文章仅从简单相关因素对船舶的扭转振动进行分析。     

轴系有限元强度校核方法

轴系是船舶动力装置的基本组成部分，是动力传递的重要装置．它的强度高低以及重量尺寸的大小都直接影响到船舶动力装置的可靠性和动力特性．随着计算机技术的发展，采用计算机数值分析的有限元法可以克服以往的凭借经验公式对轴系强度校核存在的不足，不仅可以提高强度校核工作效率，而且使得轴系强度校核更具合理性和科学性．运用有限元软件对某型舰艇的螺旋桨轴的静强度较核计算结果表明，该方法是切实可行的．     

Sensitivity analysis and dynamic modification of modal parameter in mechanical transmission system

Sensitivity analysis is one of the effective methods in the dynamic modification. The sensitivity of the modal parameters such as the natural frequencies and mode shapes in undamped free vibration of mechanical transmission system is analyzed in this paper. In particular,the sensitivities of the modal parameters to physical parameters of shaft system such as the inertia and stiffness are given. A calculation formula for dynamic modification is presented based on the analysis of modal parameter. With a mechanical transmission system as an example, the sensitivities of natural frequencies and modes shape are calculated and analyzed. Furthermore, the dynamic modification is also carried out and a good result is obtained.     

小水线面双体船螺旋桨激励船体振动研究

文章研究了小水线面双体船的桨—轴—船体耦合系统在螺旋桨受宽带力激励下的纵向振动特性。建立了考虑周围流体介质作用的桨—轴—船体动态耦合系统的声振数值计算模型,经实船试验表明计算结果与试验结果吻合较好。采用该模型计算分析了桨—轴—船体耦合系统的振动特性。作用在螺旋桨上的激励力传递到船体时,受到轴系子系统的调制作用及推力轴承基座结构的刚度影响,在轴系一阶和二阶纵向振动模态处出现动力放大;考虑螺旋桨的弹性变形时,激励力在螺旋桨的桨叶若干纵向振动模态频率上也出现了明显的放大。在这些低频段的振动模态频率上,船体结构受放大的激励力作用,容易产生共振及声辐射。     

基于复合建模方法的轴系扭转振动特性及仿真

为了提高主机轴系计算准确度,本文提出了一种新型的主机轴系建模方法,该方法将主机轴系分为连续子系统和离散子系统。推进轴段如螺旋桨轴、中间轴、螺旋桨及法兰划分为连续子系统,柴油机曲轴端划分为离散子系统。分别应用波分析法和多自由度动力特性分析,得到连续子系统和离散子系统的控制方程,同时通过边界条件将两个子系统动态刚度矩阵连接,推导出全局控制方程。对某型主机轴系扭转振动计算进行了仿真分析,并与传统建模方法比较。从计算结果可知,在高阶模态上,新型建模方法计算更精确,更接近真实振动状态,同时在保证相同计算精度的情况下,新型建模计算方法计算时间和计算资源占用较少,相对更为简便。同时,新型建模方法克服了当模态节点集中于轴段时,传统建模方法由于将轴系等效为一至两个质量单元而引起的节点偏移所带来的误差,这在实际主机轴系计算特别是长推进轴和刚度较低的轴系中具有重要意义。     

动态刚度矩阵在曲轴动态特性分析中的应用(英文)

应用动态刚度矩阵法分析曲轴的动态特性.曲轴被简化为一系列的连续梁单元.在给定力和位移边界条件下,得出了考虑转动惯量和剪切变形影响的空间连续梁单元的动态刚度矩阵.总动态刚度矩阵按照常规有限元方法进行组装.采用Wittrick-Wlliams(W-W)算法和常规算法分别计算了曲轴系统的特征值和特征向量.应用本文方法、有限元方法以及相关实验数据分析了4缸直列内燃机曲轴的动态特性.通过比较,验证了文中方法的有效性和精确性.     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

船用磁流变弹性体动力吸振器的性能研究

文章针对船舶推进轴系纵振的振动控制进行了研究,结合磁流变弹性体结构特点,通过利用磁流变弹性体的剪切模量可调特性提出一种新型船用磁流变弹性体动力吸振器的思想,实现变转速工况下对船舶轴系纵向振动的有效控制。加工装配出相应的动力吸振器,对其进行移频特性试验测试,并对磁流变弹性体动力吸振器固有频率的影响规律进行了研究,可为船舶轴系振动控制提供理论和工程依据。     

环肋圆柱壳自由振动分析的能量法

本文使用Reyaeigh-Ritz法分析了环肋圆柱壳自由振动特性。从Fluegge经典壳体理论出发，考虑肋间壳板的变形以及肋骨在两个轴方向上的弯曲变形，把能量方程成为一个代数特征值问题。本文详细讨论了肋骨的布置型式，数量和刚度的变化对于环肋圆柱壳自由振动频率的影响。本文引入应变能因子讨论了环肋和壳体之间的相互作用。对总体振动和局部振动的问题进行了分析和探讨。     

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.     

舰载猎雷声纳基阵动力学特性研究

研究动基座上捷联式猎雷声纳基阵的动力学特性，首先给出声纳基阵的动力学模型，考虑声纳基阵的三轴框架结构特点及猎雷艇这一动基座的存在，着重对声纳基阵的动力学特性进行深入的分析和研究，揭示出其时变、非线性、强耦合的动力学特性，同时指出惯量矩阵的特殊性质，计算机仿真结果表明了理论分析的正确性。分析结果对于掌握系统本质，设计高精度，强鲁棒性的声纳基阵控制稳定系统提供了理论依据。