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某船推进系统非线性动力学计算与分析
| 论文题名： | 某船推进系统非线性动力学计算与分析 |
| 关键词： | 船舶工程;推进系统;非线性动力学;有限元分析 |
| 摘要： | 以往对船舶推进系统的研究中,通常以轴系本身为主,主机与轴系作为单独对象进行分析,并未考虑主机、轴系、螺旋桨之间的相互作用与影响。本文以某船推进系统为研究对象,应用有限元和子结构缩减法,建立曲轴、轴系、螺旋桨以及各简易轴承座等体单元,通过非线性联接单元将各体单元连接,建立推进系统非线性多体动力学模型。在考虑主机额定工况燃气压力和螺旋桨激振力等条件下进行了计算,分析了曲轴、轴系、螺旋桨的受力与位移,以及螺旋桨载荷的影响,其中,轴系部分重点分析了艉轴后轴承处轴系的受力与位移情况。结果表明: 1)与未考虑螺旋桨载荷时相比,受螺旋桨载荷影响,曲轴输出端轴向位移波动加剧,相对角位移最大值增加了66％;2)两种情况下曲轴各轴颈竖直水平方向受力与位移的幅值与变化趋势基本一致,但螺旋桨载荷引起了其工作循环内的微小跳动,输出端尤为明显。因此,在进行曲轴轴承润滑特性分析时,应该考虑螺旋桨外部载荷的影响,使得模型更符合实际情况。 3)受螺旋桨载荷的影响,艉轴后轴承位置轴系受力与位移随曲柄转角呈周期性变化,受力主要集中在两端,靠近螺旋桨一端约是另一端的5倍,且竖直方向明显大于水平方向。4)螺旋桨竖直方向位移基本为负,水平方向正负交替且幅值相当,螺旋桨惯性力矩对轴系扭矩产生显著影响,其幅值与激振扭矩幅值相当。5)计算得螺旋桨相对角位移最大值为0.087rad;竖直向下位移最大值为2.86mm;轴向位移最大值为1.18mm,向主机方向偏移。为提高船舶推进系统可靠性及其优化设计提供了重要参考。 |
| 作者： | 张未军 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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