本文選題：軸系振動(dòng) + 復(fù)合建模��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著主機(jī)功率的提高和特殊用途的船舶發(fā)展,船舶軸系振動(dòng)問題愈發(fā)突出,過大的軸系振動(dòng)不僅會(huì)造成推進(jìn)裝置的磨損及故障,而且通過基座將軸系的振動(dòng)傳遞至船體,使得船舶整體噪聲水平的提高,設(shè)備損壞以及人員不適。因此提高船舶軸系振動(dòng)計(jì)算準(zhǔn)確度保證船舶設(shè)計(jì)性能和研究船舶軸系減振措施尤為重要。基于這樣的背景,本文提出了一種船舶軸系復(fù)合建模方法,該方法將船舶軸系分為連續(xù)子系統(tǒng)和離散子系統(tǒng)。推進(jìn)軸段如螺旋槳軸、中間軸、螺旋槳及法蘭劃分為連續(xù)子系統(tǒng),柴油機(jī)曲軸端劃分為離散子系統(tǒng)。分別應(yīng)用波動(dòng)理論和多自由度動(dòng)力特性分析,得到連續(xù)子系統(tǒng)和離散子系統(tǒng)的控制方程,同時(shí)通過邊界條件將兩個(gè)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)剛度矩陣連接,推導(dǎo)出船舶軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)全局控制方程,并推廣至縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)連續(xù)軸段,得出振動(dòng)方程解。以某型實(shí)船軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算為例,對(duì)這種船舶軸系復(fù)合建模方法進(jìn)行了仿真分析,并與傳統(tǒng)的連續(xù)軸段傳遞矩陣法和離散化傳遞矩陣法進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的建模方法在計(jì)算低階固有頻率時(shí)較為精確,但是在計(jì)算高階模態(tài)時(shí),采用復(fù)合建模方法和連續(xù)軸段傳遞矩陣法的計(jì)算結(jié)果較為相近,而采用離散化的傳遞矩陣法與復(fù)合建模方法的計(jì)算結(jié)果存在差異,隨著軸段離散為質(zhì)量單元的數(shù)量增加,其計(jì)算結(jié)果逐漸接近復(fù)合建模方法計(jì)算結(jié)果,理論上來說,當(dāng)離散化質(zhì)量為無限時(shí),其結(jié)果應(yīng)與連續(xù)軸段傳遞矩陣法的計(jì)算結(jié)果基本一致,也就是接近復(fù)合建模方法的計(jì)算結(jié)果。因此,復(fù)合建模方法計(jì)算更精確,更接近真實(shí)振動(dòng)狀態(tài),同時(shí)在保證相同計(jì)算精度的情況下,復(fù)合建模計(jì)算方法相較傳遞矩陣法的計(jì)算時(shí)間和計(jì)算資源占用少,相對(duì)更為簡便。復(fù)合建模方法克服了當(dāng)模態(tài)節(jié)點(diǎn)集中于軸段時(shí),傳統(tǒng)建模方法由于將軸系等效為一至兩個(gè)質(zhì)量單元而引起的節(jié)點(diǎn)偏移所帶來的誤差,這在實(shí)際船舶軸系計(jì)算特別是長推進(jìn)軸和剛度較低的軸系中具有重要意義。將復(fù)合建模方法推廣至復(fù)雜分支軸系,推導(dǎo)出復(fù)雜分支軸系的系統(tǒng)方程,并進(jìn)行仿真分析,與成熟商業(yè)軟件比較。復(fù)合建模方法保證低階模態(tài)計(jì)算的準(zhǔn)確性,提高高階模態(tài)的準(zhǔn)確性,更重要的是復(fù)合建模方法是對(duì)傳遞矩陣法在船舶軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算中漏根局限性的改進(jìn)和補(bǔ)充。在復(fù)合建模方法計(jì)算軸系的過程中,為了更準(zhǔn)確地計(jì)算彈性單元特別是彈性減振器的工況,同時(shí)探究船舶軸系的新型減振措施,本文提出了變剛度隔振系統(tǒng)的思路,并對(duì)變剛度隔振系統(tǒng)的時(shí)域和幅頻特性進(jìn)行了仿真分析。變剛度減振系統(tǒng)可以較好地有效利用剛度,具有較好的負(fù)向限位的作用及抗沖擊性能�；谧儎偠雀粽裣到y(tǒng)的思路,將之應(yīng)用于船舶軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、縱向振動(dòng),同時(shí)提出可行的方案。一方面,變剛度隔振系統(tǒng)可以更好地模擬實(shí)際運(yùn)行情況下的隔振器非線性變化剛度,提高了仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性;另一方面,對(duì)于一些特殊工況,特別是易受沖擊力情況運(yùn)行的船舶變剛度隔振系統(tǒng)具有較好地抗沖擊性。本文提出的變剛度隔振思想和可行性機(jī)構(gòu)旨在提供具有工程指導(dǎo)意義的減振措施。綜上所述,本文通過對(duì)于船舶軸系復(fù)合建模方法和變剛度隔振系統(tǒng)的減振措施的研究,可以有效地提高船舶軸系振動(dòng)計(jì)算特別是高階模態(tài)的準(zhǔn)確性,改進(jìn)補(bǔ)充了傳遞矩陣法計(jì)算分支軸系漏根局限性,更好地模擬了實(shí)際工況下的彈性減振器的剛度變化,提高軸系振動(dòng)計(jì)算精度的同時(shí)使得船舶軸系減振系統(tǒng)具有更好的抗沖擊性能,提高船舶推進(jìn)軸系的可靠性和安全性。
[Abstract]:This paper presents a method for modeling ship ' s shafting torsional vibration . On the one hand , the variable stiffness vibration isolation system can better simulate the nonlinear change stiffness of the vibration isolator under the actual operation condition and improve the accuracy of the simulation calculation .
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.21;U661.44

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本文編號(hào)：1907732