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船舶轴系振动特性分析与动态响应研究
| 论文题名： | 船舶轴系振动特性分析与动态响应研究 |
| 关键词： | 振动响应;船舶轴系;动力装置;瞬态扭矩 |
| 摘要： | 随着船舶动力装置的性能要求的提高，对非稳态工况下轴系振动性能的预测提出了更高的要求。ABS、CCS等国内外船级社对不同冰载荷工况下冰区船舶推进轴系部件的设计扭矩提出了瞬态扭振分析要求；螺旋桨激振力是轴系振动激励源，方便准确获取螺旋桨激振力对轴系强迫振动响应计算具有重要意义；绞吸式挖泥船绞刀轴系在传递额定转矩的同时还要频繁承受巨大冲击转矩，轴系瞬态扭矩响应值比稳态扭矩响应值大。因此开展轴系振动理论的研究，克服频域计算方法在解决瞬态条件下振动问题的局限性，建立轴系振动特性分析与动态响应的时域计算方法及程序，对于轴系的振动控制有重要的实践意义。 本文主要围绕轴系振动理论、轴系振动固有特性和瞬时振动响应计算展开研究。具体内容如下： （1）系统研究并总结了船舶轴系振动理论及计算方法，基于船舶轴系振动理论建立轴系振动方程，分析陀螺效应、旋转软化和应力刚化效应对轴系回旋振动的影响；对比分析轴系振动特性的计算方法，为 MATLAB计算轴系扭振和纵振固有特性及有限元方法计算轴系回旋振动固有特性奠定基础。 （2）船舶轴系振动固有特性计算：以5000kW绞刀轴系为研究对象，计算绞刀轴系扭转振动、纵向振动和横向振动固有特性。基于集总参数法和求解齐次微分方程的特征方程的思想，利用 MATLAB计算绞刀轴系的扭转振动特性和纵向振动固有特性。利用梁单元建立绞刀轴系有限元模型，考虑了绞刀的陀螺效应，利用ANSYS计算绞刀轴系回旋振动固有特性。 （3）螺旋桨激振力与冰载荷激励的计算方法研究与应用：利用CFX的多参考系模型和滑移网格模型预报螺旋桨激振力；基于各船级社对冰区加强和极地加强船舶的桨单桨叶冰块最大扭矩和瞬时扭矩的经验公式，利用 MATLAB实现不同螺旋桨冰载扭矩的时域与频域分析，为轴系激励力的获取提供相应的途径。 （4）船舶轴系瞬时振动响应计算方法研究及应用：计算5000kW绞刀轴系在绞刀载荷作用下的瞬态振动响应；以45000DWT散货船推进轴系为例，计算了冰载荷作用下的瞬态扭转振动响应。 |
| 作者： | 陈如星 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 周瑞平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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