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基于有限元和多体动力学某船推进系统振动特性仿真分析
| 论文题名： | 基于有限元和多体动力学某船推进系统振动特性仿真分析 |
| 关键词： | 船舶推进系统;有限元模型;多体动力学;振动特性;计算模态 |
| 摘要： | 船舶推进系统是整个船舶动力装置的最重要系统之一,其性能及其可靠性直接关系到船舶航行的安全性。近年来船舶向大型化、高效化等方向发展,对船舶推进系统的可靠性提出了更高的要求。因此研究船舶推进系统的振动特性对提高其可靠性,减小并控制其振动都有重要意义。本文以某25000吨化学品船推进系统为研究对象,分别研究了其固有振动特性和外载荷下的强迫振动响应。主要包括了以下内容; 首先,建立了该船推进系统的全轴系三维有限元模型,基于有限元方法对其进行了计算模态分析。得到其固有频率和固有振型。分析得出该船推进系统的一阶模态频率可能引起共振现象,对应主机转速为52.2r/min。船舶推进轴系以弯曲变形为主,并且弯曲变形最大的部位出现在螺旋桨和艉轴处。 其次,根据该船船推进系统的布置参数,建立了包含主机、轴系、螺旋桨等部件的船舶推进系统非线性多体动力学模型,各体单元间采用非线性弹簧阻尼单元连接,加载了主机燃气压力和螺旋桨激振力,仿真计算分析了该船推进系统在额定转速下的振动响应。对曲轴、轴系和螺旋桨的振动响应进行了分析,得到以下结论: 1、曲轴相对最大扭转角位移为0.013rad,曲轴纵向振动为周期性伸缩振动,由曲轴输出端到自由端逐渐增强,自由端纵向振动最大位移值为8.35mm。弯曲振动相对扭转振动和纵向振动较弱,其最大弯曲变形位移为0.68mm。四缸发火时,曲轴三维耦合振动最为强烈。 2、推进轴系水平方向的位移响应呈正负规律交替,竖直方向由于轴系自身重力的原因,位移相应基本都为负值,轴向位移响应由于轴向推力的原因,始终偏向主机端。螺旋桨载荷对艉轴影响最大,艉轴后轴承和螺旋桨之间的艉轴轴系的振动响应最大。其水平方向响应峰值为0.52mm,竖直方向最大位移响应为1.56mm。轴向最大位移响应为14.60mm。 3、螺旋桨的水平方向最大位移响应为1.58mm,竖直方向最大位移响应为5.66mm,轴向最大位移响应为15.13mm。 |
| 作者： | 陈明华 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 苏石川 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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