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原文传递考虑船体变形的船舶推进轴系振动特性仿真与试验研究

论文题名：	考虑船体变形的船舶推进轴系振动特性仿真与试验研究
关键词：	海上航行;波浪载荷;船体变形;轴系振动;有限元仿真
摘要：	船舶在海上航行时由于负载的分布以及波浪载荷的作用，船体会产生变形。船体变形将引起船舶推进轴系的轴承位置改变，进而影响推进轴系振动的特性。目前国内外学者对船舶推进轴系振动特性的研究主要考虑了螺旋桨激励以及柴油机激励，对船体变形的作用研究较少。而随着船舶的大型化发展，船体变形引起的轴承位置改变对推进轴系振动特性的影响十分显著，因此考虑船体变形作用的船舶推进轴系振动特性具有重要意义。本文以小比例轴系试验台为研究对象，应用ANSYS有限元软件以及试验方法对推进轴系振动特性进行了研究，重点分析船体变形对轴系振动特性的影响。论文的主要研究工作和结论如下：　　（1）应用有限元软件ANSYS计算船舶推进轴系的自由振动特性。根据小比例轴系试验台的具体参数和边界条件，采用Beam188单元建立推进轴系的三维有限元模型，进行轴系的模态分析，分别计算推进轴系的扭转振动、纵向振动和回旋振动的固有频率和振型，分析轴系振动的特点，作为船体变形对推进轴系振动影响的参照依据。　　（2）应用有限元软件ANSYS计算船体静态变形对轴系振动特性的影响。计算结果表明：船体的静态变形对船舶推进轴系的回旋振动固有频率有一定的影响，随着垂向船体变形的增加，轴系垂向回旋振动频率变化增大，但在横向的船体变形对轴系振动频率影响较小；船体静态变形对扭振和纵振几乎没有影响；轴系靠近电机的中间轴承位置变化对轴系振动频率的影响最大。　　（3）应用有限元软件ANSYS计算船体动态变形对轴系振动特性的影响。计算结果表明：船体在垂向和横向的动态变形会引起推进轴系的扭振和回旋振动，其中对扭振影响非常小，对回旋振动影响较大，但不会引起纵向振动；垂向的变形对轴系振动的影响大于横向的变形；轴系靠近电机的中间轴对船体动态变形较为敏感；船体动态变形对轴系垂向的振动影响大于横向的振动。　　（4）利用小比例轴系试验台进行在船体动态变形作用下轴系振动特性的试验研究。试验结果表明：船体在垂向和横向的动态变形会引起船舶推进轴系的回旋振动，其中垂向激励对轴系垂直方向振动的影响大，横向激励对轴系水平方向振动的影响大；此轴系靠近电机的中间轴回旋振动较强，尾轴的回旋振动较弱；随着转速的增加，轴系固有频率不变，轴系回旋振动的幅值随之增加，其中轴系横向的位移变化幅度比垂向大，尾轴的位移变化比中间轴大。根据试验结果验证了上述仿真结果的正确性。　　最后提出在后续研究工作中的展望。在总结本文主要研究内容和研究成果的基础上，简明的提出本课题研究不足之处以及进一步研究的方向。
作者：	刘佳
专业：	载运工具运用工程
导师：	严新平
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