不同腔角和腔深的阶梯腔尾轴承有限元力学性能研究

建立水润滑动静压阶梯腔尾轴承的三维实体模型,并将建好的模型导入到Ansys Workbench软件中进行有限元静力分析。主要研究不同腔角和腔深对船舶尾轴承力学性能的影响,结果表明:对比3种腔角的尾轴承应力、应变和位移情况发现,当腔角是20°时,尾轴承的力学性能最优;合适的腔角比例能有效的改善尾轴承的力学性能,当深浅腔的腔角比例是1:4时,此时力学性能最佳;尾轴承两腔的腔深差距不能过大,保持过渡平缓,当深腔腔深为1.6 mm,浅腔腔深为1 mm时,轴承的力学性能最优。     

材料和衬套厚度对水润滑阶梯腔尾轴承力学性能有限元分析

建立不同材料和不同衬套厚度的水润滑阶梯腔动静压尾轴承三维实体模型,并用Workbench软件进行有限元力学性能分析.结果表明:轴承材料和衬套厚度对尾轴承的力学性能有比较大的影响.当尾轴承的外圈材料是45#钢,衬套材料为硬橡胶时,轴承具有较好的柔性和最优的力学性能;在设计尾轴承结构时,橡胶层厚度选为20 mm,则不仅具有较好的力学性能,而且还能够节省成本.     

材料和衬套厚度对水润滑阶梯腔尾轴承力学性能有限元分析

建立不同材料和不同衬套厚度的水润滑阶梯腔动静压尾轴承三维实体模型,并用Workbench软件进行有限元力学性能分析。结果表明:轴承材料和衬套厚度对尾轴承的力学性能有比较大的影响。当尾轴承的外圈材料是45#钢,衬套材料为硬橡胶时,轴承具有较好的柔性和最优的力学性能;在设计尾轴承结构时,橡胶层厚度选为20 mm,则不仅具有较好的力学性能,而且还能够节省成本。     

型腔结构对尾轴承力学性能影响的有限元分析

型腔尺寸的大小和腔数对水润滑橡胶尾轴承的力学性能有重要影响,并且直接影响轴承的承载能力和运转精度。本文基于有限元法,研究了不同型腔数目、型腔全角和型腔长度对尾轴承的力学性能影响。结果表明:在5种不同腔数尾轴承的研究对比中发现,4腔尾轴承的力学性能最优。研究型腔全角和长度因素影响时,发现全角55°长度500 mm的型腔结构性能更好。     

基于有限元法不同型腔结构艉轴承的力学性能分析

型腔结构能改善艉轴承的承载能力和工作环境,并且影响艉轴承的力学性能。利用有限元法,研究了三种不同型腔结构以及不同腔深的长方形腔艉轴承的静力学性能。结果表明:长方形腔的力学性能最优;浅腔相对于深腔性能更好。     

型腔结构对尾轴承力学性能影响的有限元分析

型腔尺寸的大小和腔数对水润滑橡胶尾轴承的力学性能有重要影响，并且直接影响轴承的承载能力和运转精度。本文基于有限元法，研究了不同型腔数目、型腔全角和型腔长度对尾轴承的力学性能影响。结果表明：在5种不同腔数尾轴承的研究对比中发现，4腔尾轴承的力学性能最优。研究型腔全角和长度因素影响时，发现全角55°长度500 mm的型腔结构性能更好。     

水润滑螺旋阶梯腔艉轴承的振动特性

摘 要：为了解决瞬态振动实验成本高,周期长的问题,采用正交试验法,基于ANSYS模态和瞬态分析,提出了一种准确测量艉轴承共振时真实位移和应力的方法。首先,运用有限元模态分析对艉轴承低阶固有频率以及振型进行数值仿真;其次,将得到的固有频率间接耦合到艉轴承激励频率,使之达到共振频率;最后分析了这种状态下的动态接触对轴瓦的影响。结果表明：艉轴承结构参数对模态的影响因子排序为,螺旋角＞腔数＞腔长＞深浅腔比例;位移响应最大值出现在轴向封油面末端,接触应力响应最大值出现在沟槽和腔体周向封油面边缘处。     

水润滑螺旋阶梯腔艉轴承的振动特性

为了解决瞬态振动试验成本高、周期长的问题,采用正交试验法,基于Ansys模态和瞬态分析,提出一种准确测量艉轴承共振时真实位移和应力的方法。首先,运用有限元模态分析对艉轴承低阶固有频率以及振型进行数值仿真;其次,将得到的固有频率间接耦合到艉轴承激励频率,使之达到共振频率;最后,分析这种状态下的动态接触对轴瓦的影响。结果表明:艉轴承结构参数对模态的影响因子排序为螺旋角腔数腔长深浅腔比例;位移响应最大值出现在轴向封油面末端,接触应力响应最大值出现在沟槽与腔体周向封油面边缘处。     

三维陷落腔脉动压力分布特性实验研究

文章针对均匀流场中三维深型陷落腔因流分离而产生的流激振荡问题开展了一系列的实验研究.在来流流速为0攻角时实验时的雷诺数变化范围:Re=1.55×105～8.74×105.实验中分别测量了三维深型陷落腔侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内脉动压力周向、垂向的分布规律及腔口处剪切层自持振荡特性.实验结果表明:均匀流场中三维深型陷落腔内脉动压力分布较为复杂.在剪切层随边处的脉动压力最大,随边角点处脉动压力随相对高度的增加而陡降为0,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而略有增大.剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值比气流场中二维陷落腔的St数略大.     

不同攻角时等高型陷落腔流激振荡特性研究

针对均匀流场中三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题开展了系列的实验研究。实验过程中分别考虑了来流攻角为0°和15°时、雷诺数变化范围(Re=2.06.105～1.16.106)时三维等高型陷落腔的流激振荡特性。实验中分别测量了三维腔体侧壁周向及垂向流体压力,在分析腔体内稳态压力和脉动压力的周向、垂向分布规律及腔口剪切层自持振荡特性的基础上,研究了攻角对流体压力分布和剪切层振荡频率特性的影响。实验结果表明:均匀流场中三维陷落腔内部压力分布复杂且当雷诺数大于某值时腔体内稳态压力全都呈现出负压,同时来流攻角的增加使腔口导边、随边和腔体内稳态压力明显地减小,顶流点处的稳态压力随相对高度增加先减小后增大。攻角的增加使剪切层振荡频率减小,但并未影响剪切层振频无量纲St数随流速的变化规律。     

新型愈创树脂-高密度聚乙烯水润滑尾轴承材料的制备及性能研究

尾轴承是船舶推进系统的重要组成部分,尾轴承材料对轴承的性能起着决定性作用.本文设计并制备了不同配比的愈创树脂-高密度聚乙烯复合材料,对合成的新复合材料和普通高密度聚乙烯材料进行力学性能测试,并比较添加了不同含量的愈创树脂对复合材料的性能影响.在CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机上对4种材料进行摩擦试验,考察在渐变转速下复合材料的摩擦系数和磨损率.通过分析试验数据,确定了材料混合最佳配比.试验结果表明B型(0.5％愈创树脂)复合材料在力学性能和摩擦性能方面综合性能最好,该研究为该类材料未来在水润滑尾轴承方面的应用提供试验依据.     

基于颗粒流理论的深海沉积物土力学特性研究

深海沉积物剪切与承载特性是决定深海采矿车行走稳定性重要参数。分析深海沉积物的物理力学性质, 基于颗粒流理论，建立了具有高孔隙比、高含水率和长条状等特性的深海沉积物颗粒流模型。开展不同深度下的十字板剪切和静力触探的数值模拟，获得了深海沉积物剪切应力-转角及贯入阻力-深度曲线，初步阐明深海沉积物剪切与贯入细观破坏机理。研究表明，深海沉积物的剪切应力-转角及贯入阻力-深度的模拟曲线与原位测试曲线吻合，验证了深海沉积物颗粒流模型及数值模拟方法的正确性。深海沉积物的剪切与贯入破坏形式主要为沉积物颗粒的挤压破坏，且应力集中于触地边缘。     

轴承不对中对螺旋桨—尾轴耦合系统静态特性的影响

主要研究橡胶轴承支承下大型转子系统在具有不对中故障时的静态特性。首先采用有限元法并考虑了轴承不对中效应建立了系统的力学模型,根据橡胶轴承受力不均的特征提出了局部比压的概念。分析了某船舶螺旋桨—尾轴耦合系统的静态特性后发现,水平方向上轴承的不对中对轴承支反力的影响较小,而垂直方向上的不对中对支反力的影响较大,螺旋桨轴承的最大局部比压比平均比压大得多。结果同时显示在某些情况下,一定量的轴承不对中有可能改善橡胶轴承的受力和比压,而在另外一些情况下,则使轴承的受力和比压等静态特性趋于恶化。     

弹性背腔穿孔管水消声器有限元分析

为提高穿孔管水消声器的消声性能,利用结构声耦合数值分析模型探究弹性壁与水介质的耦合作用对消声器传递损失的影响,分析弹性背腔腔壁的厚度和弹性模量以及采用弧形背腔时的弧形半径对消声性能的影响。数值分析研究结果表明:较刚性背腔条件下,弹性背腔穿孔管水消声器的低频吸声效果得到明显提高;减小弹性背腔壁的厚度和采用更小弹性模量的橡胶材料,或者采用较小半径的弧形弹性背腔可以降低弹性背腔穿孔管水消声器的吸声频率。同时,吸声效果也得到提高。     

深井抗振仪器减振腔的减振仿真设计

深井抗振仪器工作在井下2000~4500m,工作时须承受聚能弹的爆破冲击,因此有效的抗振设计是实现该仪器在恶劣条件下工作的关键。减振腔是抗振仪器的3个减振环节之一,其动力学模型及其特征参数都比较复杂。在减振腔动力学简化模型的基础上,建立减振腔的4层动力学微分方程组,输入各层的等效虎克系数和等效阻尼,采用MATLAB软件对动力学微分方程组的仿真计算,来准确表达系统的输出响应特性。在清华大学力学实验室对减振腔进行了多组冲击载荷实验,试验结果与仿真输出基本一致,证明模型的建立和特征参数设计的正确性。     

水下航行体非定常垂直空泡长度的计算

带空泡航行体从水下朝水面运动时,空泡将受到重力梯度和空泡记忆效应的耦合影响而呈现出特殊的非定常特点。为了计算有限水深重力场中的空泡长度,文章在Paryshev空泡动力学数学模型(Delay Differential Equations,DDEs方程)基础上,增加了重力影响项;同时为了快速求解上述空泡DDEs方程,对DDEs的数值方法进行了改进,提出了一种效率更高的对延迟时间点进行局部拟合的方法。最后利用新方法求解了带重力影响的空泡DDEs方程,计算结果与试验结果吻合。     

船舶尾管轴承的优化设计及试验研究

根据船舶尾管轴承的实际工况，提出了一种较完善的尾管轴承润滑性能计算数学模型．利用流体动力润滑理论和有限元法对数学模型进行了求解，对船舶尾管轴承的润滑特性参数作了计算。在此基础上，建立了尾管轴承优化设计的数学模型，分别以功耗最小、“最小油膜厚度”最大为优化目标，通过改变长径比、间隙比、偏角比对尾管轴承进行了优化设计．在尾管轴承模拟试验台上对以功耗最小为优化目标的优化结果作了试验验证。     

基于有限元法的船舶艉轴承负荷优化

基于有限元法建立艉轴承负荷优化模型,探讨艉轴承负荷优化过程中的目标函数、约束条件和设计变量的选择原则及影响因素。采用APDL语言编写负荷优化程序,通过优化,艉轴承负荷减少约11%,减少了艉轴承的磨损,提高了轴承的使用寿命。