本文關鍵詞：船舶軸系校中的雙向優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 船舶軸系校中的質量,對于確保軸系長期正常地運轉非常重要,也是保證船舶正常航行的關鍵。近年來,隨著船舶大型化的發(fā)展,使得軸系剛性增加及船體柔性增大,造成軸系對于軸承高度變化呈高敏感性反應,軸系整體的橫向撓性降低,當軸系運轉過程中,軸承的垂向位置由于外界因素發(fā)生改變,將會產生過大的附加負荷。因此傳統(tǒng)的在軸系布置完成后、中間軸承軸向位置固定的情況下,求取軸承最佳高度的校中分析方法,難以適應軸系校中的要求,有必要研究軸系校中的雙向優(yōu)化的計算方法。軸系校中的雙向優(yōu)化需要確定軸承軸向(也稱橫向)和垂向的最佳位置。然而軸承軸向位置變化時,軸系橫向振動的固有頻率也會發(fā)生變化,當達到某一值時,有可能使軸系產生共振。因此,在軸系校中的雙向優(yōu)化過程中要考慮橫向振動的影響。 本論文首先對船舶軸系校中的雙向優(yōu)化的影響因素進行了分析,系統(tǒng)地研究了軸承負荷影響數(shù)、軸系的橫向振動、溫度效應、負荷均衡分布等對中間軸承軸向布置的影響,并以有限元法為基礎,建立了軸系校中的優(yōu)化計算模型,將多目標規(guī)劃的方法應用于彈性校中雙向優(yōu)化分析,對各軸承的軸向位置及垂向位置進行優(yōu)化計算。 其次利用有限元軟件ANSYS建立了軸系校中的雙向優(yōu)化的有限元計算模型,并應用ANSYS提供的優(yōu)化模塊實現(xiàn)了軸承位置的雙向優(yōu)化分析和計算。 最后以一艘1500TEU集裝箱船的軸系校中為實例分析,研究兩個中間軸承及一個中間軸承的差異,并通過優(yōu)化程序找到一組軸承位置使其同時具有良好的撓性及均衡的負荷分布。驗證了該方法的適用性,對船舶軸系校中設計具有一定的指導意義。
【關鍵詞】：船舶 軸系校中 中間軸承 有限元法 雙向優(yōu)化
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：U664.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究的目的和意義9-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的主要工作13-15
• 1.3.1 研究目標13
• 1.3.2 本文的主要內容13-15
• 2 軸系校中的計算方法15-31
• 2.1 概述15
• 2.2 基本原理15-16
• 2.3 軸系校中計算模型16-23
• 2.3.1 坐標系定義16-17
• 2.3.2 軸系的簡化處理17-19
• 2.3.3 力學模型19
• 2.3.4 剛性支承軸系校中計算模型19-20
• 2.3.5 彈性支承軸系校中計算模型20
• 2.3.6 校中計算的影響因素20-23
• 2.4 軸系校中的計算方法23-31
• 2.4.1 三彎矩法軸系校中23-24
• 2.4.2 遷移矩陣法軸系校中24
• 2.4.3 有限元法軸系校中24-30
• 2.4.3.1 有限元法的概念24
• 2.4.3.2 基本假設24-25
• 2.4.3.3 數(shù)學模型的建立25-29
• 2.4.3.4 位移、支反力、剪力、彎矩和應力計算29-30
• 2.4.4 三種方法的比較30-31
• 3 軸系橫向振動31-43
• 3.1 橫向振動簡介31
• 3.2 船舶推進軸系橫向振動計算方法簡介31-32
• 3.3 簡單估算法32-34
• 3.3.1 計算模型和結構要素處理32
• 3.3.2 不考慮螺旋槳陀螺效應的計算公式32-33
• 3.3.3 考慮螺旋槳陀螺效應的計算公式33-34
• 3.4 軸系橫向振動的傳遞矩陣法34-35
• 3.5 軸系橫向振動的有限元法35-42
• 3.5.1 振動系統(tǒng)的離散化35
• 3.5.2 橫向振動單元的特性分析35-40
• 3.5.3 建立軸系橫向振動的運動方程40-42
• 3.6 軸系回旋振動模態(tài)的ANSYS求解42-43
• 4 軸系校中的雙向優(yōu)化計算43-61
• 4.1 引言43-44
• 4.2 軸承軸向位置優(yōu)化44-50
• 4.2.1 負荷影響數(shù)考量下的最優(yōu)位置44-46
• 4.2.2 振動頻率考量下的最優(yōu)位置46-47
• 4.2.3 溫度效應考量下的最優(yōu)位置47-49
• 4.2.4 均衡負荷考量下的最優(yōu)位置49
• 4.2.5 軸向位置優(yōu)化的目標函數(shù)及約束條件49-50
• 4.3 軸承垂向位置優(yōu)化50-53
• 4.3.1 目標函數(shù)50-51
• 4.3.2 約束條件51-53
• 4.4 多目標規(guī)劃53-55
• 4.4.1 多目標規(guī)劃基本理論53-54
• 4.4.2 求解多目標規(guī)劃問題的基本方法54-55
• 4.5 軸系校中雙向優(yōu)化的計算55-61
• 4.5.1 軸系有限元模型的建立55-56
• 4.5.2 ANSYS優(yōu)化計算步驟和算法56-58
• 4.5.3 軸系校中雙向優(yōu)化流程及其流程圖58-61
• 5 1500TEU集裝箱船軸系校中的雙向優(yōu)化分析61-84
• 5.1 兩個中間軸承軸向位置優(yōu)化分析61-73
• 5.1.1 兩中間軸承傳統(tǒng)布置軸系直線校中計算62-63
• 5.1.2 兩中間軸承傳統(tǒng)布置軸系合理校中計算63-65
• 5.1.3 兩中間軸承的軸向位置優(yōu)化65-69
• 5.1.4 兩中間軸承軸向位置優(yōu)化后的校中計算69-73
• 5.2 單一中間軸承的校中優(yōu)化分析73-84
• 5.2.1 負荷影響數(shù)考量下的最優(yōu)位置73-74
• 5.2.2 溫度效應考量下的最優(yōu)位置74-75
• 5.2.3 均勻負荷考量下的最優(yōu)位置75-76
• 5.2.4 綜合考量下的最優(yōu)位置76-77
• 5.2.5 單一中間軸承的直線校中計算77-79
• 5.2.6 單一中間軸承的合理校中計算79-84
• 結論84-85
• 參考文獻85-87
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況87-88
• 致謝88-89

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本文編號：363081