用ANSYS分析某新型巡逻艇艉部结构振动响应

用ANSYS软件对某新型巡逻艇艉部结构振动响应进行了分析预报。文中所涉及到的建模、边界条件的确定、各种质量的添加方法以及如何加载等技巧均在APDL源程序中得到体现。经过静力计算、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，可对该艇的艉部结构振动响应作出全面评估，并能给出三维动态仿真演示。     

多支点推进轴系回旋振动对艉部船体的激励特性研究

为了提高水面舰船的声隐身性能,将推进轴系回旋振动作为艉部船体结构振动的激励源,建立了某水面舰船多支点推进轴系以及艉部船体的有限元模型,并针对两种边界条件下的轴系回旋振动模型进行了对比研究,重点开展了螺旋桨横向单位激励力下的轴系回旋振动对艉部船体的低频激励特性的分析,得到了回旋振动通过各轴承途径对船体的激励加速度、激励力以及传递功率流。研究表明,在进行回旋振动等动力学计算时,艉部船体的阻抗边界作用不可忽视;不论是考察振动加速度、传递动态力还是传递功率流,双臂艉轴架轴承都是最主要的传递路径,且与其它轴承相比较有明显的传递优势。在论文算例中13.5 Hz以及10 Hz是轴系回旋振动激励艉部船体的最主要的特征频率,需要重点关注。     

船用尾轴架轴系振动响应的频率控制方法

为了提高船用尾轴架轴系振动响应的速度,提出船用尾轴架轴系振动响应的频率控制方法。利用频率控制算法的寻优流程,完成船用尾轴架轴系振动响应的频率控制算法设计。根据频率控制输出电压值所在的区间,选择合适的控制脉冲,形成一个电压增益的循环周期,实现船用尾轴架轴系振动响应的频率控制。实验结果显示,提出的频率控制方法相比于传统控制方法,船用尾轴架轴系振动响应的频率控制速度快。     

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。     

轴系整体减振系统横向低频振动传递特性研究

为降低螺旋桨传递至艇体的振动,利用轴系整体减振系统对各轴承及主辅机进行弹性支撑,通过改变桨-轴-艇体的振动传递路径使振动能量衰减,从而实现减振降噪的目的。提出了轴系整体减振系统的概念,建立了桨轴系统的力学模型,采用解析法和有限元法分析了系统横向振动的动态特性。以轴承处位移响应和力传递率为指标,对比分析了传统支撑和弹性支撑两种不同方式的隔振效果。结果表明,轴系整体弹性支撑下的轴承处位移响应小于传统支撑方式,在15～100 Hz内整体弹性支撑方式的隔振效果提高了10.9 dB,低频减振效果明显,验证了整体减振系统设计方法的可行性,为潜艇艉部耦合系统减振降噪的设计提供了一种新方法。     

中速艇艉部结构振动问题的设计处理

本文针对某些中速艇艉部结构振动所出现的问题，分析了其艉部结构振动响应特性，提出了艉部结构振动响应分析有限元模型以及减少艉部结构振动的设计处理措施。     

舰船推进轴系的螺旋桨激励力传递特性

螺旋桨激励力会通过轴系向各轴承基座传递,并激发船体结构产生振动声辐射问题。为掌握螺旋桨不同方向激励力通过轴系的传递规律,利用船舶推进轴系试验台,在轴系固有特性计算与测试的基础上,测试分析螺旋桨水平、垂向与纵向激励力通过轴系向3个轴承基座的传递特性。结果表明:单方向激励力作用下,轴系会产生不同方向的耦合振动,并在基座处产生3个方向的振动,其中轴系振动固有频率有明显体现;不同方向的激励力传递路径不同,水平激励在艉轴后轴承基座处产生较大水平振动,垂向激励在艉轴后轴承和推力轴承基座处产生较大垂向振动,纵向激励在推力轴承基座处产生较大纵向振动,螺旋桨激励力通过轴系向艉轴前轴承基座的传递相对较弱;与垂向激励相比,水平激励会在3个轴承基座处产生更大的振动响应。     

两种船舶尾轴碰摩工况特性研究

文章针对船舶轴系振动试验台的碰摩试验方法与技术,比较分析了试验台碰摩工况与实际船舶碰摩工况的不同之处。利用轴心轨迹曲线和振幅-时间响应曲线对两种工况的载荷响应特征进行了数值模拟,进而在带有碰摩装置的试验台上进行了试验验证。结果表明:实际工况中碰摩载荷越大、轴系转速越快,激起艉轴振动越强烈;相比试验台工况,艉轴的最大振幅更大,因此需要修正试验条件以接近真实船舶尾轴碰摩工况。     

后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响

[目的]为了研究后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响,[方法]针对螺旋桨不定常激振力诱发的艇体结构辐射声,以SUBOFF潜艇为原型,建立了包含螺旋桨和轴系实体结构单元的潜艇整艇模型,采用通用有限元程序NASTRAN计算其在真空中的振动特性,同时采用附加质量附加阻尼算法计算其在水下的振动和声辐射特性,对潜艇整艇结构在螺旋桨垂向激振力作用下的振动与声辐射特性进行分析,并着重考虑了后艉轴承刚度对潜艇整艇结构振动与声辐射的影响规律。[结果]研究指出,降低后艉轴承刚度使潜艇结构振动与声辐射的能力主要向其第2阶整体弯曲振动模态频率处集中,且第2阶整体弯曲振动模态频率逐渐向低频移动;在第2阶整体弯曲振动模态频率以上频段降低后艉轴承的刚度能够有效降低潜艇整艇结构的振动和声辐射。[结论]所得结果可为声学设计阶段潜艇关键部位结构参数的选取提供参考。     

基于尾轴-油膜-艉部结构的轴系稳定时间

基于尾轴-油膜-艉部结构2个子系统动力学模型,采用振幅-时间响应曲线的分析方法进行相关模拟试验。在理论研究的基础上,开展影响轴系纵向振动稳定性因素的测试,得到缩短碰摩载荷下轴系稳定时间的有效方法,为轴系安全运行提供一定的理论参考依据。     

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.     

艉轴管的焊接安装

对于采用油润滑而需要焊接艉轴管的长轴系船舶中(特别是双机双桨的船舶,这种结构比较普遍),在艉轴及艉轴架轴毂安装衬套部位,经镗孔加工完毕后,在焊接艉轴管时,由于收缩而会产生变形(见图1)。     

艉轴扭转轴向耦合振动产生裂纹探析

轴系因扭转振动产生裂纹甚至断轴事例并不罕见，所以对艉轴由于扭转振动而产生的裂纹应引起足够重视，文中通过具体艉轴裂纹实例进行分析，认为是切应力和法向应力联合作用，即扭转－轴向耦合振动导致了艉轴裂的产生和发展。     

基于解析法的轴-锥柱壳组合系统横向振动特性研究

船舶的推进轴系和艇体均存在多种形式的振动,研究其振动机理及相互传递特性,对于减振降噪具有重要意义。以轴-锥柱壳组合系统为简化理论模型,采用解析法对锥柱组合壳及多跨梁的横向振动建模,并通过解析解与数值解的对比验证了方法的可靠性。依据此模型,分析了激励位置、轴承刚度、壳体厚度等对系统振动特性的影响,结果表明:轴承在壳体与轴系振动传递中的作用不可忽视;轴承刚度增大,壳体和轴系位移逐渐趋于一致;壳体尺寸对激励在壳体时的响应结果影响较大。     

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。     

船舶艉轴承刚度和螺旋桨陀螺效应对轴系回旋振动特性影响的分析

当船舶轴系运行工况恶劣时,由于轴系后尾轴承与轴颈之间润滑不佳,使得轴承刚度发生较大变化,处于各向异性状态,这会影响轴系回旋振动特性。文章针对某大型集装箱船,在计入螺旋桨陀螺效应的基础上,借助于有限元ANSYS软件,研究了后艉轴承水平刚度单独变化对回旋振动固有频率、临界转速和振动响应的影响。其主要结果表明,后艉轴承水平方向刚度单独降低时,该方向上的横向振动固有频率降低,逆回旋振动固有频率在此基础上进一步降低;其轴频、叶频和倍叶频的正逆回旋临界转速和回旋振动响应均与各向同性时不同。     

艉部激励对船舶推进轴系回旋振动的影响

以某型船舶推进轴系为研究对象,将轴系受到的艉部激励分解为垂向、横向和轴向的3个分量,通过在艉轴承对应节点处计入相应方向的载荷来模拟艉部激励的不同分量,利用ANSYS计算从单向艉部激励分量和多向艉部激励分量共4种工况来探讨艉部激励对轴系回旋振动的影响规律。结果表明:艉部激励垂向分量、横向分量均可以激起轴系的回旋振动,且垂向分量比横向分量的影响更大;而艉部激励轴向分量对轴系回旋振动没有影响;0 Hz~100 Hz频率范围内,回旋振动的共振幅度随共振频率的增加而增大;在多个方向的艉部激励分量同时作用下,轴系在垂直和水平方向的振动响应是一致的。     

环氧浇注型垫料使轴系振动大幅度下降

[本报讯]小型高速艇上由于装机功率大,主机、轴系、美人架、螺旋桨引起的剧烈振动一直是高速艇制造者困扰的问题。近来,一批高速艇采用环氧浇注型垫料来固定美人架使轴系振动大幅度下降,获得使用部门的高度赞赏。具体做法是在美人架与艇体连接部位开一个取名为“财神堂”的穴腔,将美人架固定好后进行轴系校中,待轴系中心调整准确后,将穴腔内的空隙用JN - 12 0A浇注型环氧垫料充垫满,它不仅使美人架与艇体的联接强度增高,而且由于环氧垫料与钢铁的声阻抗不同使振动大大下降,大大地改善了乘坐的舒适性。此种环氧垫料在轴系安装中应用也很普…     

艉部激励对船舶推进轴系回旋振动的影响分析

船舶推进轴系作为整个船舶动力装置的重要组成部分,其稳定运转对于船舶的安全航行具有重大意义。然而推进轴系在实际运转过程中,会受到各种各样的艉部激励作用,进而引发轴系回旋振动。本文以某型船舶推进轴系为研究对象,将轴系受到的艉部激励分解为垂向、横向、轴向的三个分量,通过在艉轴承对应节点处计入相应方向的载荷来模拟艉部激励的不同分量,利用ANSYS计算从单向艉部激励分量和多向艉部激励分量共四种工况来探讨艉部激励对轴系回旋振动的影响规律。结果表明：艉部激励垂向分量、横向分量均可以激起轴系的回旋振动,且垂向分量比横向分量的影响更大;而艉部激励轴向分量对轴系回旋振动没有影响。0～100 Hz的频率范围内,回旋振动的共振幅度随共振频率的增加而增大;在多个方向的艉部激励分量同时作用下,轴系在垂直方向与水平方向的振动响应是一致的。     

对两个决定推进轴系横向振动临界转速计算方法的探讨

我们在用施孟斯基决定推进轴系横向振动自振频率的方法与用三个艉轴轴承间的轴段计算推进轴系临界转速的方法——简称艉轴临界转速计算法[1]——计算轴系的临界转速时,发现用施孟斯基的公式可以算出两个以上的自振频率,有些轴系用该法计算时误差较大。还发现艉