基于有限元的轴系回旋振动响应计算及试验

为更好地了解轴系振动对舰船声辐射的影响,以某台架轴系为研究对象,基于Workbench软件建立仿真分析,对轴系回旋振动涡动频率及响应和轴系振动对轴承基座的影响进行研究。研究表明,有限元法计算所得回旋振动的固有频率与传统的传递矩阵法结果一致。通过轴系激励力的分析,给出有限元法回旋振动响应的分析方法,获取轴系振动的位移响应。提取轴承处频域激励力施加于尾轴承上,得到尾轴承基座上点的振动响应加速度。设计台架测试方案,通过试验验证轴系振动的位移响应和轴承基座振动加速度响应计算的正确性。基于有限元的轴系回旋振动涡动频率及响应提出的计算方法,可为推进轴系振动对舰船声辐射的研究提供一定的理论指导。     

冰区航行船舶轴系时域瞬态扭振计算及软件开发

对在冰区航行船舶柴油机推进轴系运行过程中螺旋桨与冰块相互作用特点及各阶段螺旋桨冰载荷激励力矩时域特性进行研究。采用集总参数法建立扭转振动当量模型,运用Newmark-β法对基于冰载荷作用下某船舶推进轴系进行时域瞬态扭转振动理论计算与分析。基于VB.NET软件开发平台与MATLAB软件进行混合编程,开发了通用的冰区航行船舶推进轴系时域瞬态振动计算与分析的工程应用软件,并与国外软件计算报告进行对比分析,对软件的正确性进行了验证。这项研究对船舶推进轴系在极地/冰区海域的安全性运行提供了理论指导。     

船舶扭振计算软件开发及关键技术研究

船舶动力系统的推进轴系是指柴油主机输出端轴承到船舶螺旋桨之间的部分,对船舶动力性能起着关键性的作用。船舶推进轴系的结构复杂,轴系的扭转和振动对各轴承和部件有不利的影响,因此,研究和降低推进轴系的扭振计算有十分重要的意义。本文建立船舶推进轴系的扭振数学模型,在此基础上系统研究推进轴系扭振运动和响应计算,并在软件Matlab平台上完成船舶扭振计算软件的设计和开发。     

船舶柴油机推进系统硅油减振器参数匹配优化

本文对23000DWT散货船推进轴系进行响应振动计算,将理论计算与实船测试值对分析,验证了振动模型、算法和MATLAB程序的正确性。借助模糊层次分析法对所构建的硅油减振器匹配优化评价体系进行计算与分析,得到最合理的硅油减振器类型；同时根据已验证的轴系离散数学模型和MATLAB程序对匹配后的轴系进行计算分析,结果表明匹配后硅油减振器使轴系振动应力降低10%左右,为降低船舶推进轴系振动研究提供理论指导意义。     

混合动力推进轴系扭转振动研究

文章对混合动力推进轴系特点进行分析,采用集总参数法建立轴系扭转振动数学模型及其振动方程。着重讨论了混合动力推进轴系并车相位角和电机激励对轴系扭转振动的影响以及自主开发的振动测试系统。以混合动力推进轴系试验台架为基础,将台架测试值与理论计算值进行对比分析,验证了混合动力推进轴系数学模型和方法的正确性。     

冰载荷电力推进轴系扭转振动研究

以船舶混合动力推进轴系的电力推进模式为研究对象,建立轴系扭转振动数学模型,重点讨论了电力推进轴系冰载荷激励力矩和推进电机的阶次振动激励力矩对轴系扭转振动的影响。采用应变法对实际船舶推进轴系进行扭转振动测试,将推进轴系的测试值与理论计算值进行比对分析,验证了文中建立的推进轴系数学模型和应变测试方法的正确性。     

基于VB.NET的船舶推进轴系扭振计算软件开发研究

以Visual Studio.NET为开发平台,采用VB.NET与MATLAB混合编程的方法编制了船舶推进轴系扭振计算软件。运用VB.NET做界面及数据处理,在MATLAB中编写计算自由振动和强迫振动的解析法函数进行计算。通过实例分析,该计算方法准确稳定可靠,软件界面友好,输入与接口方便,能满足船舶推进轴系扭振计算与校核的要求。     

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。     

大型船舶推进轴系与船体变形耦合响应分析

船舶大型化使得船体变形对推进轴系的影响越来越突出。在研究大型集装箱船的基础上,采用有限元法探讨了大型集装箱船全船结构有限元模型和推进轴系的建模方法,波浪载荷计算方法以及轴系振动响应分析技术。以一艘8530TEU集装箱船为研究对象,实现了全船有限元分析全过程,对不同工况下推进轴系轴承支撑点处的船体变形进行了计算分析与讨论。采用ANSYS软件建立轴系有限元模型,施加不同的船体变形激励对轴系振动响应进行了分析。研究结果对轴系减振及避振措施具有一定的参考意义。     

基于MATLAB的船舶推进轴系扭振计算研究

本文分析了轴系扭振计算的一般方法,根据扭振计算的特点,提出运用MATLAB作为开发工具,编制了适用于船舶推进轴系扭转振动计算的工具。并着重对激励力矩的简谐分析进行了讨论,提出了以示功图生成激励力矩矩阵的方法。     

基于MATLAB的轴系扭振仿真研究

以12 000 DWT油船推进轴系系统为背景,通过建立轴系扭转振动的仿真模型,介绍了扭转振动计算方法和仿真方法;在MATLAB软件中编制仿真程序进行求解,并将仿真结果与实船测试结果进行对比分析。实践证明,用MATLAB软件仿真简单方便、准确性高,对了解轴系扭转振动现象具有重要的意义。     

电力推进无人船轴系冲击响应计算

针对无人船的电力推进系统建立电机-轴系动力学模型,分析电机电磁激励力对推进轴系的影响。介绍半正弦波加速度激励,研究冲击激励作用下轴系振动特性,再利用Matlab软件计算多种工况下的轴系冲击振幅,进而对无人船转速进行合理设计。结果表明,船舶在碰撞过程中,冲击能量作用在船舶的推进轴系,造成推进轴系的异常振动或损伤,撞击时船舶航速对轴系影响很大,必须合理选择轴系转速。     

潜艇推进轴系纵向振动模型与解析研究

[目的]为了解决潜艇推进轴系纵向振动问题,[方法]将复杂的潜艇推进轴系简化为均匀阶梯轴系连续模型,采用波分析(WPA)法对各均匀轴段的纵向振动传递关系进行推导。结合实际推进轴系边界条件,给出推进轴系纵向振动在螺旋桨激励下的稳态响应。进一步对推进轴系纵向振动的第1阶固有频率的无量纲公式进行推导,并分析结构参数对固有频率的影响。[结果]将理论计算值与有限元软件仿真结果及实验测试值进行对比,证明了均匀阶梯轴系连续模型的可靠性,可应用于推进轴系纵向振动研究分析。得到的第1阶无量纲公式为后续对潜艇推进轴系纵向振动的分析打下基础。[结论]研究成果具有一定的工程应用价值。     

全回转操纵时船舶推进轴系运行状态瞬态响应规律

针对船舶做全回转操纵时的瞬态工况问题,以轴系校中、油膜动力学等理论为基础,考虑螺旋桨轴承力、主机激励力和转船离心力等瞬态因素的影响,建立船舶推进轴系运行状态瞬态响应预测模型。以某64 000 t散货船为对象,进行瞬态响应计算流程设计与实船仿真计算。计算结果表明:转船离心力对船舶推进轴系运行状态响应变化影响显著,且随着转船离心力增大到某个临界值时或轴承安全间隙值较小时容易造成尾轴承异常磨损。     

舰船柴油机曲轴轴系多体动力学仿真

柴油主机是舰船动力推进系统中的重要组成部分,对柴油主机的曲轴轴系进行多体动力学仿真分析可以精确求解轴系的动态和静态响应,对优化船舶柴油主机的性能和结构有重要的价值。本文系统介绍多体动力学理论,建立船舶柴油机曲轴轴系的动力学分析模型,并结合有限元分析软件Ansys方法对曲轴轴系的强度进行计算和仿真分析。     

冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法研究

本文研究出一种可用于计算冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法。先介绍了轴系扭振Newmark时域计算方法理论,针对一个多用途船的柴油机推进轴系,应用该计算方法,对柴油机稳定运行工况下的瞬态扭振进行仿真计算,将时域与频域计算结果进行对比,验证了该数值方法的可应用性;同时,在考虑柴油机调速器的情况下,利用刚性轴模型推导出相关激励载荷,并结合上述时域方法计算了额定转速时冰载荷下轴系的扭振响应,得到了轴系的最大响应幅值,并与无冰载荷冲击下的结果进行对比分析。     

船舶推进轴系冲击响应

采用有限元与数值仿真相结合的方法 ,建立推进轴系垂向冲击响应计算的数学模型 ,导出了在加速度冲击输入条件下轴系垂向冲击响应数值仿真方法 ,并通过一个工程计算实例阐述了该方法的适用性。     

船舶推进国轴系冲击响应

采用有限元与数值仿真相结合的方法,建立推进轴系垂向冲击响应计算的数学模型,导出了在加强度冲击输入条件下轴系垂向冲击响应数值仿真方法,并通过一个工程计算实例阐述了该方法的适用性。     

艉轴承刚度等效形式对轴系横向振动特性的影响北大核心CSCD

[目的]由于船舶艉轴承的长径比较大,将其简化为传统的单点支撑等效模型难以反映出轴承的实际运行情况,因此有必要探讨艉轴承等效形式对轴系横向振动特性的影响。[方法]首先,基于能量原理,引入改进傅里叶级数方法描述推进轴系的横向振动位移,构建可用于单点、多点和连续分布式支撑的多种等效形式的推进轴系横向振动特性计算模型;然后,分别分析由液膜压力等效的支撑刚度变化对轴系横向振动特性以及螺旋桨激励对轴系振动响应的影响;最后,与文献和采用有限元方法(FEM)计算的结果进行对比,验证所提模型的正确性。[结果]结果显示,多点支撑的计算结果收敛于连续分布式支撑计算结果,螺旋桨激励下轴系响应受转速影响。[结论]研究表明,可采用三点支撑等效形式研究液膜压力分布对推进轴系横向振动特性的影响,所构建的计算模型收敛性好、计算精度高、代价低。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象，创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析，求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩，针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算，求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明，推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大，推进轴系应力远小于材料的屈服强度，船舶能够安全稳定航行，同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。