為了探究在沖擊載荷作用下的軸系沖擊響應(yīng)特性,在對某艦船推進(jìn)軸系系統(tǒng)組成特點(diǎn)和噴泵、齒輪和聯(lián)軸器等元件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上,建立了三維有限元模型和有限梁單元模型;同時(shí)根據(jù)梁單元和沖擊理論,推導(dǎo)得到有限梁單元模型對應(yīng)的沖擊響應(yīng)運(yùn)動(dòng)方程.分別采用有限元法和數(shù)值分析方法,對軸系兩種模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算與分析;同時(shí)對軸系進(jìn)行沖擊載荷響應(yīng)計(jì)算與分析,由于有限元模型可以采用參數(shù)化建模,可以替代有限梁單元模型的簡化及迭代計(jì)算過程,提高了軸系在設(shè)計(jì)階段軸系抗沖擊載荷的模擬仿真計(jì)算的效率. 

【文章來源】：三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,42(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

艦船推進(jìn)軸系有限元模型

船舶動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)是船舶動(dòng)力的提供者,對船舶營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性、機(jī)動(dòng)性、安全可靠性等起著至關(guān)重要的作用.本文以某船舶推進(jìn)軸系為研究對象,開展在外沖擊作用下的軸系沖擊響應(yīng)研究.該艦船推進(jìn)軸系由柴油機(jī)、高彈性聯(lián)軸器、齒輪箱、LH4920型高彈性聯(lián)軸器、金屬軸和復(fù)合軸組成的傳動(dòng)軸、LH4910型高彈性聯(lián)軸器、泵軸和噴泵等組成.為了準(zhǔn)確描述該船舶推進(jìn)軸系動(dòng)力學(xué)特性,將噴泵、齒輪和聯(lián)軸器等按照部件本身的結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量和材料特性進(jìn)行等效處理,使其更加符合工程實(shí)際.按等效原則簡化后,各軸段的材料屬性見表1;同時(shí)根據(jù)表1中所示的軸段屬性,利用Solidwork三維建模軟件建立傳動(dòng)軸系三維模型,如圖1所示.表1 某艦船推進(jìn)軸系各軸段屬性 軸段 長度/mm 外直徑/mm 內(nèi)直徑/mm 質(zhì)量/kg 彈性模量/Pa 泊松比 標(biāo)識(shí) 1 270 95 0 15 2.06×1011 0.3 噴泵-1-輸出軸 2 100 348 0 46 2.06×1011 0.3 噴泵-2-葉輪 3 1 285 95 0 64 2.06×1011 0.3 噴泵-3-輸入軸 4 15 250 120 15.2 2.06×1011 0.3 噴泵-法蘭 5 15 250 120 4 2.06×1011 0.3 LH4910-法蘭 6 480 180 160 20 2.06×1011 0.3 LH4910-法蘭 7 30 460 120 37 2.06×1011 0.3 LH4910-法蘭 8 70 427 300 22 1.27×106 0.47 LH4910-高彈 9 20 460 120 28 2.06×1011 0.3 LH4910-法蘭 10 417 80 0 16 1.81×1011 0.32 金屬材料軸 11 15 258 0 6 1.81×1011 0.32 金屬材料軸-法蘭 12 15 258 160 0.77 1.17×1010 0.3 復(fù)合材料軸-法蘭 13 85 190 160 1.12 1.17×1010 0.3 復(fù)合材料軸 14 2 420 190 170 21.9 1.17×1010 0.3 復(fù)合材料軸 15 85 190 160 1.12 1.17×1010 0.3 復(fù)合材料軸 16 15 258 160 0.77 1.17×1010 0.3 復(fù)合材料軸-法蘭 17 15 258 0 6 1.81×1011 0.32 金屬材料軸-法蘭 18 408 80 0 16 1.81×1011 0.32 金屬材料軸 19 15 210 0 4 1.81×1011 0.32 金屬材料軸-法蘭

船舶推進(jìn)軸系其實(shí)質(zhì)是一個(gè)多支承的連續(xù)梁系統(tǒng),因此可采用有限元法將該系統(tǒng)劃分為由有限個(gè)梁單元拼接而成,本文采用由具有垂向y和轉(zhuǎn)角θ的2個(gè)自由度的梁單元節(jié)點(diǎn),如圖3所示的梁單元模型.根據(jù)梁彎曲振動(dòng)理論,其位移和轉(zhuǎn)角滿足節(jié)點(diǎn)位移和轉(zhuǎn)角連續(xù)的條件,從而得到梁單元對應(yīng)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3321387