主推进轴系振动特性和冲击响应预估

１　前　言近代舰船由于各种原因,产生严重艉部振动的现象时有发生,导致该种现象的因素很复杂,其中不乏由主推进轴系引起的振动,因此,在轴系设计阶段精确预估轴系的振动特性和动态响应显得越来越必要了。从７０年代后期起,很多研究包括转子数学模型和方程的求解已经做了大量工作。如最常用的传递矩阵法［１］、运用有限元技术,写出转子振动微分方程,并由子结构或模态方法缩减自由度数目［２］［３］。在舰船设计和评估中,冲击响应是一个重要的参数,最常用是冲击试验来模拟各种冲击条件,如可用跌落式冲击机进行冲击激励,但由于…     

舰船设备冲击动力响应在不同边界条件下的比较

针对舰船设备抗冲击的具体情况，建立了模型舰船及附链水的三维有限元模型。计算了考虑流固耦合作用，舰船在不同边界条件下受到冲击时的瞬态动力响应。计算表明，可以建立舰船的部分模型，通过合理地确定其边界条件，得出较为真实的仿真计算结果。     

考虑转速的舰船推进轴系抗冲击计算和分析

舰船推进轴系的抗冲击性能是舰船生命力的主要影响因素之一。为了分析推进轴系在转动状态下的抗冲击性能,将其视为一个低速的转子系统,采用有限元法建立推进轴系受横向冲击载荷的计算模型,并用Newmark法对模型进行数值求解。通过实例仿真计算,研究推进轴系冲击响应特征及转速的影响。计算结果表明,转轴的回转效应使其在垂直和水平方向的弯曲振动相互耦合,其影响等效为阻尼效应,与静态轴系冲击响应相比,当系统阻尼较小时,转速对大转动惯量部件附近位置的响应影响较大,不可忽略;但当系统阻尼较大时,转速的影响较小。轴系的最大冲击位移出现在距离较远的相邻两轴承间的轴中部;轴的弯曲变形能有效地吸收冲击能量,故螺旋桨的冲击加速度响应不大。     

反平面冲击荷载作用下圆柱形洞室的动力响应

对无限弹性土体内圆柱形洞室在反平面冲击荷载的作用下的瞬态响应进行了探讨。用残余变量的方法结合拉普拉斯变换及其逆变换,在频域内的得到土体位移和应力一般表达式,并采用拉普拉斯逆变换的数值方法,给出了问题的数值解。在时域内分析了无限弹性土体内圆柱形孔洞在沿轴向方向的冲击荷载作用下的土体动力响应的变化规律,并将计算结果与静力情况下的作了比较：反平面荷载作用后,波向外发散传播,并沿半径方向衰减,衰减速度较静力情况下的衰减要慢,且距离波源越远二者差别越大;波到达后,该点土体的应力和位移均发生与外荷载相同的三角形变化：先增大,随后减小最后保持为零不变。     

飞机应急着陆时的人体冲击响应研究

摘要：本文针对飞机着陆撞击时人体的冲击响应问题,采用11自由度坐姿人体动力学模型,研究了从座椅到人体关键部位的振动传递率,并计算分析了坐姿人体在受到垂直方向上的冲击激励时的冲击响应。结果表明在飞机着陆撞击过程中,人体的腰椎响应较大,容易造成损伤,座椅对人体的支持刚度在冲击过程中对人体的冲击响应有较大影响,设计适当的座椅支持刚度可以减小人体的冲击响应。     

带齿轮副船舶推进轴系动态响应仿真研究

为更好分析及准确判断船用齿轮箱故障,以某江海直达货船推进轴系为研究对象,建立带齿轮副推进轴系的扭转振动模型,运用齿轮副时变啮合刚度理论计算方法,分析齿轮副在故障态下啮合刚度的变化,拓展传统推进轴系瞬态响应计算。基于有限元分析与信号处理软件得到考虑时变啮合刚度时正常态与故障态下带齿轮箱推进轴系瞬态响应频谱,并分析频谱中故障频率的成分与特点,为完整推进轴系齿轮副故障分析提供依据。     

舰艇冲击响应数据滤波频率选取方法分析

由于冲击响应数据具有较强烈的非线性与瞬态性,研究难度较大,目前在舰艇抗冲击技术研究领域还没有相应的标准规范或统一的滤波频率选取方法。本文利用冲击响应的冲量信息变化情况作为滤波频率选取依据,给出了具体的分析方法及判据。并应用该方法分别分析了舰艇船体结构与设备的冲击响应数据滤波频率,结论如下：不同爆距,船体结构同一部位,冲击响应数据的滤波频率取值相同;不同爆距,舰艇同一设备相同部位,冲击响应数据的滤波频率取值不同。     

舰船机械设备冲击标准浅谈

一、舰船冲击环境舰船在其服役期内不可避免会面临冲击环境问题，它直接关系到舰船在战争中的战斗力和生命力，必须加以认真对待。早在第一次世界大战期间，美国海军就制作了冲击试验机，用来考核舰船机械电器设备抵抗由自身武器发射时反冲力造成的冲击破坏的能力。在第二次世界大战初期，美国军舰由于舰上大炮发射产生的冲击而造成舰载电器设备和机械设备出现故障、发生破坏，技术人员为了解决这类冲击损伤的问题，开始研究冲击响应和冲击隔离问题。1943年美国海军舰船建造局（TheBureauofShips）组织专题研讨会，研究包括战列舰、巡洋舰…     

两端并圈多股弹簧的冲击响应研究

针对实际工作中的多股簧是两端并圈,且主要用作往复运动中的复进簧来承受冲击载荷的问题,推导了两端并圈多股簧的中心线数学模型,通过CATIA软件生成了两端并圈多股簧的三维几何模型,进一步建立了两端并圈多股簧的有限元冲击模型并利用ABAQUS软件进行冲击响应计算。计算结果表明：多股簧受冲击载荷时,使各簧圈产生振动,弹簧上各质点的运动以纵波的形式向固定端传递,并会在固定端和受力端反射,因此弹簧上各质点的位移和速度不再沿轴向呈线性分布;受力端变形大,固定端基本没有变形,当冲击载荷超过极限值时,就会使多股簧的簧圈产生压并现象;实际设计多股簧时,必须进行冲击响应分析,合理选择多股簧的刚度,避免压并现象的发生。     

船用主汽轮机汽缸冲击响应的计算与实验研究

目前船用大型设备的抗冲击性能研究主要采用数值手段进行仿真,而相关实验研究较少,数值计算的精度能达到多少还不确定。为此以船用主汽轮机汽缸为研究对象,建立有限元模型,采用时域模拟法计算汽缸模型在冲击载荷作用下的响应;以计算结果为指导,在大型冲击振动台上进行扫频、冲击实验。将计算值与实验值对比验证,证明计算模型和方法的正确性,分析误差产生原因,评估结构的强度。研究表明：时域模拟法计算的结果比实验值有30%左右的误差;实验与数值计算相结合才能合理的对设备进行抗冲击分析。     

船舶推进轴系抗冲击动力学建模与仿真

本文基于ANSYS环境提出一种船舶推进轴系动力学仿真方法，并首次探讨了主机在轴系动力学仿真中的影响。文中从模态分析和瞬态动力学分析两个方面人手，比较了带主机轴系模型与不带主机轴系模型在动力学分析中的差异。并通过一个工程实例，验证了该方法的适用性。     

船舶运动模拟器ADRC控制系统的设计与仿真

针对并联式船舶运动模拟器具有多变量,强耦合,结构复杂,难以获得精确的数学模型等特点,给出了一种ADRC控制器设计及实现方案.使用参数化设计方法,在Simulink中构建了机械、液压、控制一体化多域仿真模型,分析了控制器的参数整定方法,仿真结果表明了仿真模型和ADRC控制器的有效性.     

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

摘要：本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。     

用于相位衬度CT成像的大型精密转台轴系设计与分析

针对X射线相位衬度CT（computed tomography,计算机断层扫描）成像的高分辨率、高稳定性要求,设计了大型精密转台。转台采用焊接结构和密珠轴系支撑,具有质量轻、阻力小、回转精度高的特点。介绍了转台轴系的结构设计和工艺路线,根据成像视野区允许的运动误差对轴系精度指标进行了分解。通过静态分析、惯性释放分析和模态分析研究了转台的静、动态性能并验证了其结构刚度的合理性,结合精度分析对轴系关键部件的几何误差进行了分配,误差综合结果满足指标要求。最后,对转台样机的轴系精度进行了检测,结果表明各项指标满足相位衬度成像要求。焊接结构的轻量化设计和轴系精度分析方法对大型转台轴系的研发具有一定的借鉴意义。     

电力推进船舶中央冷却系统动态特性建模及控制仿真

通过对电力推进船舶中央冷却系统的综合分析，建立电力推进船舶中冷系统的稳态换热模型和动态换热模型。对中冷系统的冷却水出口温度的控制方案，进行了传统的PID控制和基于功率的前馈、反馈控制研究，并在此基础上对控制方案计算机仿真，比较两种控制方案的区别。     

矩形脉冲激励下悬挂式弹簧系统冲击特性的研究

以悬挂式弹簧系统为研究对象,建立了矩形脉冲激励下系统非线性无量纲动力学方程,利用龙格—库塔法对系统冲击特性进行数值分析。以系统加速度响应峰值与脉冲激励幅值之比为反映系统在冲击作用下的响应指标,脉冲激励时间、系统悬挂角为变量,构建了系统的三维冲击谱。讨论了系统悬挂角以及系统阻尼等对冲击谱的影响规律。研究表明,系统悬挂角、阻尼等对系统冲击响应峰值影响显著,增加阻尼可使系统加速度响应峰值明显降低。研究结论可为悬挂式弹簧减振系统的设计提供理论依据。     

库仑阻尼系统的冲击响应研究

利用分段线性方法对含库仑阻尼系统的冲击方程进行了解析求解。研究发现,忽略库仑阻尼的粘滞作用,或对冲击激励进行速度阶跃等效,会造成冲击响应计算结果严重偏离正常值。利用仿真结果给出了库仑阻尼系统冲击响应的特点,得出库仑阻尼的加入可有效地提高冲击隔离器的抗冲性能。研究结果对于深入研究库仑阻尼系统冲击响应有重要参考价值和潜在的应用价值。     

水下爆炸作用下舰船设备冲击谱计算方法研究

舰船设备在水下爆炸作用下的冲击谱计算,一般采用设备基础测得的加速度信号通过杜哈曼积分获得,但由于信号中零漂和高频干扰的存在往往使得计算结果不能真实反映设备的冲击环境,为解决这一问题提出了多项式最小二乘法对测量原始信号进行零漂修正,采用自适应滤波器对修正后信号进行滤波处理的预处理方法。信号经过预处理后再采用杜哈曼积分进行冲击谱计算,通过计算冲击谱与簧片仪实际测得的冲击谱进行对比验证了计算方法的可行性。计算结果可以作为舰船设备在水下爆炸作用下冲击防护设计的依据,该方法也可以作为其它振动冲击领域冲击谱计算与分析的参考。     

三峡升船机横梁支撑系统安全监测及分析

本文从监测对象的选择、监测项目的确定、监测点的布置以及监测结果的评价等方面详细介绍了三峡升船机横梁支撑系统的安全监测情况。监测项目包括:贝雷架支撑系统在混凝土浇筑前后以及混凝土浇筑过程中的应力、应变和位移监测;相应的塔柱混凝土墙体结构变形监测;横梁排架的立杆垂直度和位移监测。通过监测结果与原型荷载试验中获取的基础数据的比较分析表明:在施工过程中,横梁混凝土支撑体系安全可靠,应力、应变和位移等监测指标均满足设计要求,能够保证横梁混凝土的顺利浇筑。同时,本工程在安全监测方面建立的方案与技术体系可为其他同类工程的安全监测提供参考和借鉴。     

泰州大桥中塔墩防船撞研究

泰州大桥主墩位于航道边缘,可能遭受船舶的撞击。为保护大桥,综合考虑多种因素研究大桥中塔墩防船撞方案。针对泰州大桥三塔悬索桥型,结合通航船舶规划、桥梁参数、桥墩基础特点,开展防撞研究,提出针对性防撞方案,进行防撞特性计算分析,确定防撞方案的技术、经济特性。通过有限元数值仿真技术,研究泰州大桥在船舶撞击下的安全性和防撞方案的有效性。