考慮船體變形的船舶推進(jìn)軸系振動(dòng)特性仿真與試驗(yàn)研究.pdf

1、船舶在海上航行時(shí)由于負(fù)載的分布以及波浪載荷的作用，船體會(huì)產(chǎn)生變形。船體變形將引起船舶推進(jìn)軸系的軸承位置改變，進(jìn)而影響推進(jìn)軸系振動(dòng)的特性。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)船舶推進(jìn)軸系振動(dòng)特性的研究主要考慮了螺旋槳激勵(lì)以及柴油機(jī)激勵(lì)，對(duì)船體變形的作用研究較少。而隨著船舶的大型化發(fā)展，船體變形引起的軸承位置改變對(duì)推進(jìn)軸系振動(dòng)特性的影響十分顯著，因此考慮船體變形作用的船舶推進(jìn)軸系振動(dòng)特性具有重要意義。本文以小比例軸系試驗(yàn)臺(tái)為研究對(duì)象，應(yīng)用ANSYS有限元軟件以

2、及試驗(yàn)方法對(duì)推進(jìn)軸系振動(dòng)特性進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析船體變形對(duì)軸系振動(dòng)特性的影響。論文的主要研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）應(yīng)用有限元軟件ANSYS計(jì)算船舶推進(jìn)軸系的自由振動(dòng)特性。根據(jù)小比例軸系試驗(yàn)臺(tái)的具體參數(shù)和邊界條件，采用Beam188單元建立推進(jìn)軸系的三維有限元模型，進(jìn)行軸系的模態(tài)分析，分別計(jì)算推進(jìn)軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、縱向振動(dòng)和回旋振動(dòng)的固有頻率和振型，分析軸系振動(dòng)的特點(diǎn)，作為船體變形對(duì)推進(jìn)軸系振動(dòng)影響的參照依據(jù)。
　?。?）

3、應(yīng)用有限元軟件ANSYS計(jì)算船體靜態(tài)變形對(duì)軸系振動(dòng)特性的影響。計(jì)算結(jié)果表明：船體的靜態(tài)變形對(duì)船舶推進(jìn)軸系的回旋振動(dòng)固有頻率有一定的影響，隨著垂向船體變形的增加，軸系垂向回旋振動(dòng)頻率變化增大，但在橫向的船體變形對(duì)軸系振動(dòng)頻率影響較小；船體靜態(tài)變形對(duì)扭振和縱振幾乎沒有影響；軸系靠近電機(jī)的中間軸承位置變化對(duì)軸系振動(dòng)頻率的影響最大。
　?。?）應(yīng)用有限元軟件ANSYS計(jì)算船體動(dòng)態(tài)變形對(duì)軸系振動(dòng)特性的影響。計(jì)算結(jié)果表明：船體在垂向和橫向的動(dòng)

4、態(tài)變形會(huì)引起推進(jìn)軸系的扭振和回旋振動(dòng)，其中對(duì)扭振影響非常小，對(duì)回旋振動(dòng)影響較大，但不會(huì)引起縱向振動(dòng)；垂向的變形對(duì)軸系振動(dòng)的影響大于橫向的變形；軸系靠近電機(jī)的中間軸對(duì)船體動(dòng)態(tài)變形較為敏感；船體動(dòng)態(tài)變形對(duì)軸系垂向的振動(dòng)影響大于橫向的振動(dòng)。
　　（4）利用小比例軸系試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行在船體動(dòng)態(tài)變形作用下軸系振動(dòng)特性的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：船體在垂向和橫向的動(dòng)態(tài)變形會(huì)引起船舶推進(jìn)軸系的回旋振動(dòng)，其中垂向激勵(lì)對(duì)軸系垂直方向振動(dòng)的影響大，橫向激勵(lì)對(duì)