本文選題：軸系振動 + 復合建模��； 參考：《上海交通大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著主機功率的提高和特殊用途的船舶發(fā)展,船舶軸系振動問題愈發(fā)突出,過大的軸系振動不僅會造成推進裝置的磨損及故障,而且通過基座將軸系的振動傳遞至船體,使得船舶整體噪聲水平的提高,設備損壞以及人員不適。因此提高船舶軸系振動計算準確度保證船舶設計性能和研究船舶軸系減振措施尤為重要。基于這樣的背景,本文提出了一種船舶軸系復合建模方法,該方法將船舶軸系分為連續(xù)子系統(tǒng)和離散子系統(tǒng)。推進軸段如螺旋槳軸、中間軸、螺旋槳及法蘭劃分為連續(xù)子系統(tǒng),柴油機曲軸端劃分為離散子系統(tǒng)。分別應用波動理論和多自由度動力特性分析,得到連續(xù)子系統(tǒng)和離散子系統(tǒng)的控制方程,同時通過邊界條件將兩個子系統(tǒng)動態(tài)剛度矩陣連接,推導出船舶軸系扭轉(zhuǎn)振動全局控制方程,并推廣至縱向振動和彎曲振動連續(xù)軸段,得出振動方程解。以某型實船軸系扭轉(zhuǎn)振動計算為例,對這種船舶軸系復合建模方法進行了仿真分析,并與傳統(tǒng)的連續(xù)軸段傳遞矩陣法和離散化傳遞矩陣法進行比較。傳統(tǒng)的建模方法在計算低階固有頻率時較為精確,但是在計算高階模態(tài)時,采用復合建模方法和連續(xù)軸段傳遞矩陣法的計算結(jié)果較為相近,而采用離散化的傳遞矩陣法與復合建模方法的計算結(jié)果存在差異,隨著軸段離散為質(zhì)量單元的數(shù)量增加,其計算結(jié)果逐漸接近復合建模方法計算結(jié)果,理論上來說,當離散化質(zhì)量為無限時,其結(jié)果應與連續(xù)軸段傳遞矩陣法的計算結(jié)果基本一致,也就是接近復合建模方法的計算結(jié)果。因此,復合建模方法計算更精確,更接近真實振動狀態(tài),同時在保證相同計算精度的情況下,復合建模計算方法相較傳遞矩陣法的計算時間和計算資源占用少,相對更為簡便。復合建模方法克服了當模態(tài)節(jié)點集中于軸段時,傳統(tǒng)建模方法由于將軸系等效為一至兩個質(zhì)量單元而引起的節(jié)點偏移所帶來的誤差,這在實際船舶軸系計算特別是長推進軸和剛度較低的軸系中具有重要意義。將復合建模方法推廣至復雜分支軸系,推導出復雜分支軸系的系統(tǒng)方程,并進行仿真分析,與成熟商業(yè)軟件比較。復合建模方法保證低階模態(tài)計算的準確性,提高高階模態(tài)的準確性,更重要的是復合建模方法是對傳遞矩陣法在船舶軸系扭轉(zhuǎn)振動計算中漏根局限性的改進和補充。在復合建模方法計算軸系的過程中,為了更準確地計算彈性單元特別是彈性減振器的工況,同時探究船舶軸系的新型減振措施,本文提出了變剛度隔振系統(tǒng)的思路,并對變剛度隔振系統(tǒng)的時域和幅頻特性進行了仿真分析。變剛度減振系統(tǒng)可以較好地有效利用剛度,具有較好的負向限位的作用及抗沖擊性能�；谧儎偠雀粽裣到y(tǒng)的思路,將之應用于船舶軸系的扭轉(zhuǎn)振動、縱向振動,同時提出可行的方案。一方面,變剛度隔振系統(tǒng)可以更好地模擬實際運行情況下的隔振器非線性變化剛度,提高了仿真計算的準確性;另一方面,對于一些特殊工況,特別是易受沖擊力情況運行的船舶變剛度隔振系統(tǒng)具有較好地抗沖擊性。本文提出的變剛度隔振思想和可行性機構(gòu)旨在提供具有工程指導意義的減振措施。綜上所述,本文通過對于船舶軸系復合建模方法和變剛度隔振系統(tǒng)的減振措施的研究,可以有效地提高船舶軸系振動計算特別是高階模態(tài)的準確性,改進補充了傳遞矩陣法計算分支軸系漏根局限性,更好地模擬了實際工況下的彈性減振器的剛度變化,提高軸系振動計算精度的同時使得船舶軸系減振系統(tǒng)具有更好的抗沖擊性能,提高船舶推進軸系的可靠性和安全性。
[Abstract]:This paper presents a method for modeling ship ' s shafting torsional vibration . On the one hand , the variable stiffness vibration isolation system can better simulate the nonlinear change stiffness of the vibration isolator under the actual operation condition and improve the accuracy of the simulation calculation .
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.21;U661.44

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本文編號：1907732