基于有限元分析的舰船推进轴系抗冲击性能研究

推进轴系是舰船动力系统的重要部件,决定了舰船动力输出的稳定性和可靠性。在舰船日常运行时,会受到水下爆炸、海浪作用力等动态因素的冲击载荷,导致推进轴系产生振动、变形等问题,进而影响舰船的正常运行。因此,研究动态环境下的舰船推进轴系抗冲击性能有重要意义。本文分析了舰船推进轴系工作时受到的扭振和弯曲振动,研究了舰船结构在水下爆炸下的动态响应,并利用有限元分析技术对舰船推进轴系的抗冲击强度进行校核和仿真分析。本研究对提高舰船推进轴系的抗冲击性能有重要的理论指导意义。     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。     

基于混合有限元模型的推进轴系——艇体耦合振动特性分析

建立推进轴系—艇体的混合有限元模型和轴承基础固支下的"纯"推进轴系有限元模型,通过这两个模型对两种轴承基础边界条件下推进轴系的固有振动特性进行比较。结果显示,轴承基础边界条件对推进轴系的固有振动特性有一定影响,证实推进轴系和艇体间存在一定程度的耦合。进一步将全艇体简化为一维梁,对比分析基于混合有限元模型和一维梁模型的艇体总振动特性。分析表明,两种模型都能较好地对艇体总振动特性进行预报。     

舰船推进轴系的螺旋桨激励力传递特性

螺旋桨激励力会通过轴系向各轴承基座传递,并激发船体结构产生振动声辐射问题。为掌握螺旋桨不同方向激励力通过轴系的传递规律,利用船舶推进轴系试验台,在轴系固有特性计算与测试的基础上,测试分析螺旋桨水平、垂向与纵向激励力通过轴系向3个轴承基座的传递特性。结果表明:单方向激励力作用下,轴系会产生不同方向的耦合振动,并在基座处产生3个方向的振动,其中轴系振动固有频率有明显体现;不同方向的激励力传递路径不同,水平激励在艉轴后轴承基座处产生较大水平振动,垂向激励在艉轴后轴承和推力轴承基座处产生较大垂向振动,纵向激励在推力轴承基座处产生较大纵向振动,螺旋桨激励力通过轴系向艉轴前轴承基座的传递相对较弱;与垂向激励相比,水平激励会在3个轴承基座处产生更大的振动响应。

     

船舶推进轴系的回旋振动特性分析

推进轴系是船舶连接发动机与螺旋桨的动力传输装置,也是保障船舶动力系统正常运行的关键装置,推进轴系的振动一方面会产生大量的噪声,对船舶工作人员的生活环境造成影响,另一方面,船舶轴系的振动也会导致轴系零部件的结构失效,引发严重的事故。为了系统地分析船舶推进轴系的回旋振动特性,本文首先建立轴系的振动模型,然后基于傅里叶级数展开的方法对推进轴系的回旋振动特性进行计算与仿真。     

船舶轴系扭转振动有限元分析及求解

本文主要运用有限元法对船舶推进轴系扭转振动问题进行分析,进而建立数理模型,并在matlab7.0平台上进行计算求解,求得轴系扭转振动的计算结果。     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动。本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考。     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动.本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考.     

推进轴系-船体结构低频弯曲振动耦合特性

为分析水面舰船推进轴系与船体结构的低频弯曲耦合振动问题,利用有限元法建立了推进轴系-船体结构耦合系统的数学模型,计算系统的垂向及水平向弯曲振动固有特性,并与利用简化模型得到的计算结果进行了对比分析。结果表明:在推进轴系第1阶弯曲振动固有频率以下频段,推进轴系-船体结构系统主要体现为船体梁振动,推进轴系跟随船体梁运动;在推进轴系的每阶振动固有频率附近,由于存在一个固有频率非常接近的船体梁振动模态,故在该频段桨-轴系统与船体梁有较强的耦合作用;在船体梁的质量及截面面积惯性矩远大于轴系对应参数的情况下,仅分析推进轴系自身的低频固有振动特性时,将船体结构简化为刚性安装基础所带来的误差很小,但是推进轴系简化模型不能反映推进轴系-船体结构的耦合振动模态及多轴系时的反相位振动模态。     

基于有限元分析的船舶结构设计

采用Ansys有限元分析平台构建全船模型,通过插值和网格划分2种方法划分模型网格,并在不同载荷情况下,通过3种力学方程模拟和校核船舶模型的抗损程度以及承载强度,分析船舶结构性能,完成船舶模型结构尺寸优化。结果显示：该方法能够获取不同载荷下船舶不同结构部位的应力分布结果,不同载荷下,船舶首部舱段结构和甲板支撑结构发生显著的应力集中现象,最大发生接近8 cm的变形;对船舶结构尺寸优化后,结构的最大应力不超过应力的上限值400 MPa,整体船舶质量也逐渐发生轻量化。     

基于无限元法研究阻尼对船舶结构水下声辐射特性影响

船舶结构的水下声辐射问题,可利用无限元方法求解水下无界域声场,以只有4个节点的无限元映射网格代替流场网格,而无需建立流场单元。分析典型圆柱壳体结构的水下声辐射特性,既考虑了声固耦合的作用,又减小了模型的规模,大大提高计算效率;同时基于声学阻抗原理及声学无限元方法,研究阻尼对船舶结构水下声辐射特性影响,为船舶实际工程设计提供参考。     

舰艇编队水声对抗系统需求分析

针对水面舰艇编队水声对抗作战的特点,分析了水面舰艇编队水声对抗系统需求以及舰艇编队的配置要求,研究了编队水声对抗系统的组成及功能,并进一步讨论了水面舰艇编队水声对抗作战的指挥特点.对水面舰艇编队水声对抗系统的发展以及编队水声对抗作战指挥方式的研究都有重要的参考价值.     

舰船结构有限元计算模板研究

随着计算机技术和现代力学的发展,有限元分析在结构强度分析和仿真等方面的应用越来越广泛,针对有限元分析的应用程序如Ansys,ADINA等也逐渐发展成熟。舰船结构设计过程较复杂,包含了材料、力学、热学等影响因素,有限元分析技术提高了舰船结构设计的效率和精度,具有重要的应用价值。本文针对舰船结构设计的有限元分析过程,开发典型的舰船结构舱段的有限元计算分析模板,显著提高了舰船结构有限元分析的效率。     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

  目的  目前的轴系安装多采用手工吊装模式,安装过程需要耗费大量人力和工时,也不便于维修和调整。为提高轴系安装作业的自动化水平,设计一种特殊的六自由度并联式平台,用于实现轴系的智能安装。  方法  建立基于传感器的观测模型,利用三边质心定位算法对轴段进行定位,计算平台与轴段接触点的位置条件,通过分析平台各种工况极限位置条件得到轴段工作空间。  结果  据此可预估轴段安装现场工作空间的安全性,有效避免装配作业时不必要的损坏,  结论  为工程应用提供理论指导和技术支持。     

船舶结构强度有限元分析的质量控制研究综述

有限元法在船舶结构强度分析中有着广泛的应用，随着有限元分析方法对工程结构设计的不断介入，有限元法的质量控制问题日益引起工程界的关注，如何通过控制有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度已经成为一个重要的研究方向，本文对这一领域的现状作一回顾，为进一步开展研究提供基础。     

基于有限元的船舶重型水密门异常抖动分析

当前船舶工业的发展对船舶舱体等结构的要求日益提高,其中重型水密门是保证船舶装卸和舱体防水性的重要结构。针对水密门经常出现的异常抖动现象,本文从船舶结构的不均匀应力出发,使用有限元分析方法对船舶的几何结构和工艺结构进行分析并建立模型。根据水密门开关的具体结构,通过对不同部件的受损指数分析,将异常现象原因定位于转动轴承。     

基于有限元分析与MMG建模的POD船舶自抗扰控制研究

POD吊舱船采用了一种新型的船舶推进方式,与传统的船尾螺旋桨动力推进不同,吊舱船在船舶尾部安装了一种具有旋转自由度螺旋桨,可以产生360°回转作用力,可以大大提高船舶的动力特性和操控性能。本文首先采用一种MMG分离建模的方法,建立了POD船舶的动力模型和船舶所受作用力模型,然后在传统的船舶操控系统基础上建立了具有自抗扰功能的POD控制系统,并基于有限元模型对POD船舶的控制性能进行仿真分析。     

基于有限元分析技术的船舶大型复杂结构焊接变形力学分析

在舰船生产与制造过程中,焊接工艺具有非常重要的意义,焊接作为主要的钢结构连接方式,具有结构强度高、成本相对较低、可靠性高、结构灵活等优点。焊接质量的优劣影响着舰船的强度与寿命,在焊接过程中产生大量高温,结构可能产生弹性和塑性变形等。为了系统的分析船舶大型复杂结构的焊接变形,提高焊接质量,本文基于有限元分析技术对船舶大型复杂结构的焊接应力和应变进行研究,并基于Ansys软件进行建模和仿真。