發(fā)布時(shí)間：2017-10-28 18:32

  本文關(guān)鍵詞：基于柔性多體動(dòng)力學(xué)的船用水泵振動(dòng)特性分析

  更多相關(guān)文章： 船用水泵 結(jié)合部特性 柔性多體動(dòng)力學(xué)方模型 模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

【摘要】：船用水泵是保證船舶正常航行、滿足船員和旅客生活需要的重要輔機(jī)之一。對(duì)水泵結(jié)構(gòu)的振動(dòng)預(yù)測(cè)是船用水泵設(shè)計(jì)制造過(guò)程中必不可少的步驟，振動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大會(huì)影響船舶航運(yùn)的安全性，應(yīng)用在軍艦上則會(huì)降低軍艦的隱蔽性。為了改善船用水泵的振動(dòng)性能、實(shí)現(xiàn)水泵的減振降噪，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)特性分析是很有必要的。本文以船用二級(jí)離心泵為對(duì)象，從水泵的動(dòng)力學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)仿真、振動(dòng)特性分析以及振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)等方面進(jìn)行深入的研究。 由于船用水泵各零部件聯(lián)接處的剛度和阻尼對(duì)水泵的振動(dòng)影響特別大。首先對(duì)船用水泵機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)合部特性進(jìn)行了理論解析，把結(jié)合點(diǎn)等效為彈簧-阻尼單元，從最基本的振動(dòng)方程出發(fā)，推導(dǎo)出了單平面結(jié)合部剛度和阻尼的表達(dá)式，建立了水泵結(jié)合部的等效動(dòng)力學(xué)模型。推導(dǎo)出了兩子結(jié)構(gòu)剛性結(jié)合與柔性結(jié)合的方程式，并將識(shí)別出的結(jié)合部特性參數(shù)融入到方程式中。基于柔性多體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論，利用假設(shè)模態(tài)法對(duì)葉輪葉片進(jìn)行離散，得到了葉片的耦合變形式。同時(shí)考慮船用水泵關(guān)鍵零部件的大范圍運(yùn)動(dòng)、構(gòu)件本身的變形以及耦合變形項(xiàng)，利用拉格朗日方程推導(dǎo)出水泵泵軸組件的柔性多體動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)對(duì)水泵的運(yùn)動(dòng)學(xué)變量和柔性變形變量進(jìn)行耦合求解，最終得到了水泵的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。 建立了水泵泵軸組件的三維實(shí)體模型，，利用有限元軟件對(duì)葉輪、泵軸等關(guān)鍵部件進(jìn)行模態(tài)分析并做柔性化處理，導(dǎo)出相關(guān)的模態(tài)中性文件。通過(guò)導(dǎo)入模態(tài)中性文件，利用多體動(dòng)力學(xué)分析軟件中的柔性模塊，建立了泵軸組件的柔體動(dòng)力學(xué)模型，在柔體動(dòng)力學(xué)模型中施加激勵(lì)與輸出響應(yīng)測(cè)試通道，對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真和受迫振動(dòng)分析，得到了水泵的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其模態(tài)參數(shù)。設(shè)計(jì)了水泵的模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)得了船用水泵的各階固有頻率、阻尼比及其模態(tài)剛度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比，在誤差允許范圍內(nèi)，驗(yàn)證了建立水泵動(dòng)力學(xué)模型的合理性和有效性，為船用水泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及減振降噪奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：船用水泵 結(jié)合部特性 柔性多體動(dòng)力學(xué)方模型 模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U664.58
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題來(lái)源13
• 1.2 課題的理論意義與實(shí)用價(jià)值13-14
• 1.2.1 課題的理論意義13-14
• 1.2.2 課題的實(shí)用價(jià)值14
• 1.3 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析14-19
• 1.3.1 柔性多體動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.2 水泵結(jié)合部動(dòng)力學(xué)建模的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.3 水泵的動(dòng)力學(xué)仿真研究現(xiàn)狀19
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)19-20
• 1.5 本章小結(jié)20-21
• 第二章 船用水泵結(jié)合部特性的理論解析21-34
• 2.1 船用水泵結(jié)合部的分類(lèi)21
• 2.2 簡(jiǎn)單結(jié)合狀態(tài)的等效模型21-27
• 2.2.1 單平面結(jié)合部的靜變形分析22-26
• 2.2.2 單平面結(jié)合部的阻尼解析26-27
• 2.3 多平面結(jié)合部27
• 2.4 水泵整機(jī)建模中結(jié)合部特性的融合27-30
• 2.4.1 兩子結(jié)構(gòu)的剛性融合27-29
• 2.4.2 兩子結(jié)構(gòu)的柔性融合29-30
• 2.5 船用水泵結(jié)合部的簡(jiǎn)化30-31
• 2.6 結(jié)合部動(dòng)力學(xué)參數(shù)的識(shí)別31-33
• 2.6.1 識(shí)別結(jié)合部動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法31-32
• 2.6.2 聯(lián)軸器結(jié)合部剛度阻尼的計(jì)算32-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 第三章 基于柔性多體動(dòng)力學(xué)的水泵整機(jī)建模34-45
• 3.1 柔性多體動(dòng)力學(xué)34-37
• 3.1.1 柔性體上點(diǎn)的位移、速度及加速度34-35
• 3.1.2 柔性多體動(dòng)力學(xué)的建模方法35-37
• 3.2 水泵泵軸組件柔性多體動(dòng)力學(xué)方程的推導(dǎo)37-40
• 3.2.1 葉輪的等效模型37-39
• 3.2.2 葉片變形的描述39-40
• 3.2.3 泵軸組件耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程40
• 3.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的求解40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 水泵的動(dòng)力學(xué)仿真及振動(dòng)特性分析45-65
• 4.1 ADAMS/Vibration 模塊簡(jiǎn)介45-46
• 4.2 模態(tài)分析技術(shù)概述46-47
• 4.2.1 模態(tài)分析技術(shù)的含義46
• 4.2.2 模態(tài)分析的目的及意義46-47
• 4.3 泵軸組件各零部件柔性化處理47-54
• 4.3.1 各零部件的模態(tài)分析47-52
• 4.3.2 零部件中性文件的生成52-54
• 4.4 基于 Vibration 模塊泵軸組件的振動(dòng)特性分析54-64
• 4.4.1 構(gòu)件之間柔性連接的模擬54-57
• 4.4.2 輸入/輸出通道的建立57-60
• 4.4.3 仿真結(jié)果的分析60-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 船用水泵振動(dòng)模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究65-76
• 5.1 模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)的基本原理65-67
• 5.2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試系統(tǒng)67-70
• 5.2.1 測(cè)試件的放置68
• 5.2.2 試驗(yàn)對(duì)象測(cè)點(diǎn)布置68-69
• 5.2.3 測(cè)試試驗(yàn)的注意事項(xiàng)69
• 5.2.4 模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)的基本步驟69-70
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析70-74
• 5.3.1 振動(dòng)響應(yīng)分析70-73
• 5.3.2 建立水泵模型的有效性分析73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 總結(jié)與展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1109474