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原文传递推进轴系抗冲击性能工程化快速评估方法

论文题名：	推进轴系抗冲击性能工程化快速评估方法
关键词：	船舶工程;推进轴系;抗冲击性能;极限载荷;快速评估
摘要：	各种类型的船舶都会受到冲击作用的威胁,尤其是船用设备,在冲击作用下极易发生失效。推进轴系作为船舶的动力装置,其抵抗冲击能力的优劣直接影响船舶的稳定性与安全性。为了在船舶方案设计阶段实现推进轴系抗冲击性能的快速考核,本文以工程化快速评估方法为研究对象,通过总结一般化评估方案的优缺点,确定了快速评估的实施办法,即在推进轴系冲击响应快速求解方法的基础上进行大量的工况计算,得到推进轴系的抗冲击极限载荷,再将轴系承受的某个冲击载荷与极限载荷进行对比,即可判断它是否会对推进轴系造成破坏。由于上述方案只需进行载荷的对比,不必用其对轴系进行求解,即避免了繁琐的计算过程,因此,实现了推进轴系抗冲击性能的快速评估,为工程应用提供了便利。　　首先,本文以某型水面快速船舶的推进轴系为例,应用一般化评估方法对其抗冲击性能进行了考核。通过分析评估过程的不足与可取之处,从而确定了工程化快速评估方法的实施方案。此外,一般化评估方法没有考虑推进轴系艉部的进动现象,本文针对这一空缺进行了研究,并排除了其对推进轴系冲击分析的影响。　　根据实施方案,本文确定了实现推进轴系抗冲击性能快速评估所需解决的问题,其一是如何进行冲击响应的快速求解。针对这一问题,本文使用了梁来简化推进轴系,并基于数值仿真手段分析了该方法的可行性,归纳了梁模型与实体模型的应力关系。结果表明,梁模型的建立过程不繁琐,且求解快速;两种模型的位移响应较为接近,且应力存在一定的比例关系,这为快速求解方法提供了使用依据。　　在快速求解方法的基础上,本文对不同吨位船舶的推进轴系进行了大量的工况计算,得到了相应的抗冲击极限载荷,并拟合了极限载荷阈值曲线。阈值曲线是安全载荷与危险载荷的划分界限,只要将推进轴系实际承受的冲击载荷与其进行对比,即可判断该载荷作用下的推进轴系是否安全。　　考虑到推进轴系承受的冲击可能来自于水下远距离弹药的爆炸,为了评估该条件下推进轴系的抗冲击能力,本文在水下冲击波研究成果的基础上,将船体结构因素融入其中,分析了推进轴系所受冲击载荷的计算方法。具体的研究过程经历了冲击波-设计谱速度-冲击谱-时历载荷四个步骤,其中,重点推导了设计谱速度的表达式,并依据试验数据对其精度和有效性进行了验证;最终获得的冲击载荷可直接与阈值曲线进行对比,从而实现该冲击条件下推进轴系抗冲击性能的快速评估。　　最后,考虑到本文的载荷阈值曲线是基于插值方法得到的,为了验证其有效性,故在其上选取了拟合点以外的冲击载荷,并应用它们对相应吨位船舶的推进轴系进行了求解。结果表明,阈值曲线的精度较高,且评估标准略偏于保守。
作者：	高旭文
专业：	机械设计及理论
导师：	史冬岩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文