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原文传递艉轴架载荷与强度分析

论文题名：	艉轴架载荷与强度分析
关键词：	船舶艉轴架;波浪载荷;螺旋桨激振;结构强度
摘要：	近年来，国内外对于艉轴架的研究主要集中在艉轴架的加工、安装工艺及振动特性上，能够有效的避免艉轴架系统的共振问题。但是，对于艉轴架屈服强度的研究还停留在上个世纪90年代。对于艉轴架疲劳强度的研究还处于空白状态。本文以某大型舰船为算例，对艉轴架受到的载荷及其结构强度进行了研究。　　本研究主要内容包括：⑴根据艉轴架的结构形式和工作环境，分析总结了艉轴架受到的外载。艉轴架发生屈服破坏的外载为螺旋桨断叶受到的不平衡力（离心力和偏心推力）或使艉轴折断的外力。对艉轴架造成疲劳损伤的外载有三种：螺旋桨转动引起螺旋桨激振力；在波浪中航行时船壳受到的波浪载荷（包括水动压力和艉轴架系统惯性力）；艉轴架自身运动速度发生变化引起变化的局部疲劳水动力。推导局部疲劳水动力计算公式并采用计算流体力学软件Fluent作辅助计算。⑵总结了计算艉轴架屈服应力的传统静力学方法，并指出规范方法的缺点，分析了造成计算失准的原因，并针对刚度因素，利用有限元方法计算结果与规范方法计算结果进行对比论证。⑶研究并解决了计算艉轴架疲劳损伤的各种技术难题。根据各载荷特点，把它们分成高频和低频。高频载荷为螺旋桨激振力，低频载荷为波浪载荷与局部疲劳水动力，先分别研究两者单独作用下的艉轴架损伤。合理利用经验公式计算螺旋桨激振力，并用利用Patran软件对艉轴架作动力分析获得应力时历，从而计算激振力作用下的艉轴架疲劳损伤。研究了低频载荷作用下，艉轴架疲劳损伤的时域计算方法。详细说明了不规则波下，波浪载荷与局部疲劳水动力联合作用下的艉轴架应力时历获得方法和步骤。并通过雨流计数和线性累积损伤理论计算二者联合作用下的疲劳损伤。最后针对艉轴架疲劳问题研究出了一套较为有效的计算方法。
作者：	王高祥
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	任慧龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文