有限元分析在大型原油运输船舶振动分析上的应用

大型原油运输货船的吨位通常在5 000 t以上,动力系统轴系传递的转矩和载荷非常大,受动力主机激励、海浪激励的影响,船舶轴系会产生扭转振动同时伴随大量的噪声。本文的研究针对大型原油运输船的轴系振动特性,采用有限元分析技术建立了船舶轴系的振动有限元模型,并进行了轴系的振动特性仿真。     

船舶推进轴系不平衡-碰摩耦合故障振动特性分析

针对不平衡-碰摩耦合故障引发轴系振动的问题,采用多体系统动力学法进行理论与仿真研究。首先在螺旋桨推进轴系动力学模型的基础上,推导耦合故障作用下的多柔体系统动力学方程;然后利用SolidWorks、Adams建立螺旋桨推进轴系试验台刚柔混合模型,对模型进行仿真;最后分析耦合故障作用下轴系的振动特性。仿真研究表明:不平衡-碰摩耦合故障的发生,会使得轴系的振动变得更加复杂,特征频率出现了大量的高倍转频;转速越高,出现高倍转频的现象越明显,振动越复杂。     

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。     

大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验

基于多体动力学耦合理论结合有限元理论,以1艘大型船舶为研究对象,建立其推进轴系的刚柔耦合多体动力学仿真模型,对大型低转速推进轴系在工作中的扭振特性进行研究。在仿真计算的基础上,利用扭振测试系统对实船的扭振进行测量,并从多个谐次将轴系扭振的仿真计算值与试验测量值进行对比和分析。分析结果表明,通过仿真计算得到的轴系扭转振动变化趋势与实际测量值基本相符,验证了仿真模型的正确性和可行性。同时,通过Adams/Virbration模块分析了船体变形对轴系扭振的影响,证明了船体变形会导致轴系扭转振动增大。     

基于ANSYS的长轴系回旋自由振动仿真计算分析

文章以8 530 TEU集装箱船推进轴系为研究对象,应用ANSYS软件建立轴系回旋自由振动有限元模型,进行模态分析,完成轴系回旋振动固有频率、应力和共振轴频的仿真计算,并与COMPASS软件等的计算结果进行了对比。结果表明,有限元计算结果与相关部门的计算结果吻合较好,最大偏差为2. 0%,验证了有限元模型和回旋自由振动计算的正确性;在正常转速范围内,该船轴系会遇到叶片次1阶回旋共振(转速59. 7 r/min),应注意回避。     

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。     

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。     

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。     

基于混合有限元模型的推进轴系——艇体耦合振动特性分析

建立推进轴系—艇体的混合有限元模型和轴承基础固支下的"纯"推进轴系有限元模型,通过这两个模型对两种轴承基础边界条件下推进轴系的固有振动特性进行比较。结果显示,轴承基础边界条件对推进轴系的固有振动特性有一定影响,证实推进轴系和艇体间存在一定程度的耦合。进一步将全艇体简化为一维梁,对比分析基于混合有限元模型和一维梁模型的艇体总振动特性。分析表明,两种模型都能较好地对艇体总振动特性进行预报。     

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。     

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。     

基于固有应变理论的船体焊接变形仿真研究

大型船舶构件尺寸大、焊缝分布广,传统的有限元焊接仿真方法难以满足其大尺寸结构计算的要求。基于热弹塑性有限元法对T型局部接头进行焊接变形计算,获取焊缝处平均固有应变值,然后将其作为初始载荷施加在全尺寸壳单元分段模型上进行弹性计算,最终得到大型分段的整体焊接变形。仿真结果表明,结合小模型的热弹塑性法和大结构固有应变法,能准确高效的预测大型结构的焊接变形。     

艉轴密封弹簧组热-结构耦合分析

利用ANSYS软件对轴密封弹簧组进行了有限元分析。首先通过MSC．Patran2008将轴密封弹簧组结构进行离散化处理,建立简化的有限元分析模型,并将该模型导入Ansys12．0中进行密封端面温度场分析。通过瞬态分析方法得到运转过程中端面特性的变化状况,进而获得时间响应下轴密封弹簧组的动态特性;通过施加稳态热边界条件,对端面进行稳态分析,更好地掌握轴密封弹簧组热一结构耦合机理,提高轴密封弹簧组抗变工况的能力。数值结果表明了该轴密封结构的实用性。     

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.     

船舶压载水系统有限元仿真模型研究

利用有限元方法,基于流体力学基本原理建立了船舶压载水系统的仿真模型。压载水系统仿真模型包括管路子模块和稳性调节子模块。在管路模块中,利用有限元的方法将整个管路划分为有限个管元和节点,根据流体力学基本原理建立起总体管网的矩阵方程式,从而计算出整个管网中所有节点的压头值和每个管元中的流量值。在稳性调节模块中,利用小倾角公式,计算出船舶的稳性参数横倾角和纵倾角。在建立的仿真模型的基础上,实现了船舶压载水系统调节过程的仿真。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实时反映出船舶压载水系统的调节过程。     

MATLAB有限元方法在船舶推进轴系校中计算中的应用

船舶推进轴系安装是船舶建造中重要的一个环节，船舶轴系合理校中计算对保证轴系长期可靠运转极为重要。本文介绍了船舶轴系校中计算中常用的有限元法。依据该方法用MATLAB有限元的方法编制轴系校中计算程序，通过该程序可以计算出船舶在下水、满载或半载情况下，由于船体变形而导致轴系参数的变化。     

《2006航运业薪酬福利水平报告》解读

对某舰的单臂尾轴架,采用军标规范中的经验公式对其横向一阶的频率进行了计算;采用有限元数值计算方法,用三维的体单元建立了单臂尾轴架的有限元模型,计算了其前十阶频率和振型;进行了现场的振动特性实验,测得了某舰单臂尾轴架的横向一阶和纵向一阶频率和振型。对所得到的三种结果进行比较研究表明:经验公式计算所得的结果同实验结果相差较大,有限元计算所得的结果同实验结果相差较小;对用于尾轴架振动计算的经验公式应进行进一步的研究;在尾轴架设计时可以采用有限元方法进行振动计算预报。     

基于有限元分析和动力学仿真的曲轴疲劳寿命计算

基于某型十二缸内燃机曲轴的有限元模型,建立了包括曲轴、活塞组、连杆组及飞轮在内的三维实体动力学仿真模型,并考虑惯性力、气缸压力和相邻拐的影响.通过曲轴刚柔混合动力学仿真,计算了标准工况下曲轴的载荷历程曲线及最大应力,并利用全寿命方法(S-N法)得出了该曲轴的疲劳寿命.在此基础上,对内燃机负荷与曲轴疲劳寿命关系进行了分析,表明内燃机负荷对曲轴疲劳寿命有显著的影响.     

有隔墙的圆沉箱贮仓压力数值模拟计算

通过ABAQUS有限元分析软件对圆沉箱弧形仓格、扇形仓格在填料为块石或中砂时,分别进行了数值分析,并对比了数值模拟结果与现行规范矩形仓格的计算结果.分析表明有限元模型计算所得的沉箱中上部水平贮仓压力比规范公式计算值偏小,仓格底部模拟值大于规范公式计算值.工程设计中应将规范公式计算结果适当修正后采用.     

多点成形与模压成形的数值模拟对比研究

以"活络式方形压头曲面成形装置"为几何模型,建立有限元数值仿真。以Q345钢材为例,进行多点成形仿真,通过试验验证数值模拟的精确性。与模压成形过程进行对比,分析2种成形方式的前后曲率变化和板材上下表面接触情况,并对比了2种成形方式对应力分布与回弹位移量的影响。总结出两种成形方法对回弹的影响并提出控制回弹的建议。