推进轴系-舱段振动快速计算与桨轴振动响应分离方法研究

摘要

船舶艉部结构受到主机、轴系、推进器的激励，是船舶振动剧烈部位之一。随着IMO公约及水下航行器对船舶振动噪声要求的日益严格，船舶艉部桨—轴—船体耦合振动分析与控制技术凸显并成为研究热点。船舶尺寸庞大、结构复杂，快速精确的预测船舶振动成为行业的难点之一。对艉部激励作用下振动响应贡献量的分离，是确定主要激励源、有效降低船舶振动噪声的关键。论文开展了推进轴系-舱段壳体结构振动的快速计算方法和桨轴振动响应分离试验方法研究，探究已知母型，改进局部结构和轴系时快速计算轴系-壳体结构振动的方法；探索不更换螺旋桨时快速分离桨轴振动响应的方法。
　　基于理论/试验结合的模态综合方法（CMS），分别建立推进轴系的有限元子结构模型和舱段结构的试验子结构模型，通过LMS Virtual Lab仿真平台构建出轴系-舱段结构的仿真/测试混合模型并进行模态分析。
　　其次，基于频响函数的子结构综合法（FBS），对混合模型进行振动响应分析。本文采用有限元方法分析推进轴系激励点与轴承连接点之间的频响传递特性，采用试验分析舱段结构轴承连接点到壳体响应点的频响传递特性，并基于LMSVirtual lab中的频响综合方法分析推进轴系-舱段耦合结构的振动响应特性。
　　最后，本文提出了一种新的桨轴振动响应分离试验方法，即通过现场动平衡试验剥离推进轴系回旋扰动激励和螺旋桨激励对系统振动的影响，并且在螺旋桨-轴系试验台架上进行了试验验证。
　　本文将混合建模仿真与全数值模型仿真、试验测试得到的推进轴系-舱段结构固有特性和振动响应进行了对比，结果表明：混合建模仿真方法在满足计算精度的同时，减少了模型单元数量，有效缩减了仿真计算时间，同时也为结构设计改型和振动特性的优化提供了技术支撑。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究目的与意义

1.2推进轴系-舱段结构振动研究现状

1.3螺旋桨-轴系激励贡献量分离研究现状

1.4本文研究内容

第2章 模态综合分析

2.1理论模态综合方法

2.2试验模态综合方法

2.3理论/试验结合的混合模态综合法

2.4本章小结

第3章 频域子结构分析

3.1频响函数的计算

3.2频域子结构法公式推导

3.3频域子结构响应算例

3.4本章小结

第4章 推进轴系-舱段结构模态分析

4.1推进轴系-舱段结构混合建模

4.2推进轴系-舱段结构模态分析

4.3本章小结

第5章 推进轴系-舱段结构响应分析

5.1舱段-轴系结构响应测试

5.2混合模型响应仿真

5.3全数值模型响应仿真

5.4响应分析结果对比

5.5本章小结

第6章 桨轴振动响应分离试验研究

6.1桨轴振动响应分离原理

6.2桨轴振动响应分离试验方案

6.3桨轴振动响应分离试验结果

6.4桨轴振动贡献量分析

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢