基于多体动力学的船舶轴系扭转振动的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国船舶工业的发展,造船数量日益增多和造船吨位不断增大,我国已经成为世界第三造船大国,成为国际造船市场中一支不可忽视的重要力量。造船行业对造船技术,造船工艺及质量的要求越来越高。高质量、高效率的生产设计离不开现代化的管理技术支持。船舶轴系，包括从主机输出端法兰到螺旋桨之间的传动轴、轴承以及联轴器等部件船舶动力装置在整个船舶体系中是一个重要组成部分，其连接着主机和螺旋桨和其他系统，其在实际工作过程中系统结和受力复杂系，会受到各种冲击力和周期激振力的作用，冲击载荷的作用时间短，其激起的振动往往会因为轴系结构中的各种阻尼作用而迅速衰减，而周期激振力，如主机激力、螺旋桨激励等等，因持续作用于推进轴系，使激起的轴系振动无法迅速衰减，最终将导致推进轴系的稳态振动，如轴系的扭振、纵振和回振等。当这种振动超出轴系结构可接受的安全范围时，将会引发轴系结构的各种故障，甚至引起主机机体振动、船体振动等等，这些都将影响船舶的运行效率及安全。因此，,深入分析船舶推进轴系，开展对基于多体动力学的船舶推进轴系的振动研究,对于提高船舶动力装置经济性及可靠性、优化轴系设计具有十分重要的意义。

扭转振动是旋转机械轴系一种特殊的振动形式,它本质上是由于轴系并非绝对刚体,而存在弹性,因而在以平均速度进行的旋转过程中,各弹性部件间会因各种原因而产生不同大小、不同相位的瞬时速度的起伏,形成沿旋转方向的来回扭动。扭转振动作为机械振动的一种类型,它的计算大概可以追溯到牛顿时代,但作为一个生产实际问题,它的出现要晚得多。十九世纪末,横跨大西洋的油轮推进轴系多次发生故障,扭转振动曾被怀疑可能是引起事故的原因。不过由于当时船舶推进装置功率较小,而结构尺寸较大,扭转振动引起的事故并不多见, 大致可以分为三个阶段在第一阶段,主要是从出现的问题探索解决方案。今日我们所熟知并且还在沿用的表格计算法和心扭转振动测振仪都是在这段时期出现的。当时,扭转振动问题还未引起很多人的注意,往往是“有问题时再讲”。在第二阶段,随着事故发生的频率次数的增多,扭转振动问题的计算分析及处理已逐渐形成一套经验上和初步理论上的方法。人们对各种类型发动机曲轴的刚度及动力装置主要部件的阻尼做了大量的研究工作。研究所积累的数据,在内燃机动力装置扭转振动的计算和对曲轴及轴系的强度影响计算中得到应用。不过在此阶段,这种计算还只是在动力机械与被驱动部分配套时才考虑。从第三阶段至今,由于内燃机动力装置应用和配套式样更广更多,扭转振动问题更加复杂。但电子计算机的普及,使大工作量的计算问题得以简化,因此,至今,扭转振动计算己成为曲轴设计的强度问题中必须考虑的常规内容。综上所述,轴系扭振是一个受到多种影响因素共同影响的复杂问题,因而,需要做很多实际工作来取得更多的实用数

2. 研究的基本内容与方案

采用的技术方案及措施：根据相关资料得到船舶推进轴系、螺旋桨等零件的参数,参考实物依据等效分析及可靠原理,采用虚拟样机技术,在pro/engineer软件中建立船舶推进轴系各部件三维实体模型,根据实际的连接关系,在该软件中装配成一个传动系统。

将轴系三维实体模型分别导入有限元分析软件ansys和动力学仿真软件adams中,以便生成mnf文件及刚性体部件。

在保证结果精度和计算理的前提下,在ansys中设定其材料和单元类型,并选择合适的网格密度对摸型进行网格划分;在adams中建立多体动力学模型,并根据各个零部件之间的实际运动关系,将各部件之间的运动副简化成adams中的理想约束。

3. 研究计划与安排

第1~2周：查阅相关资料，病根据相关的资料写出文献综述。

第3周：结合论文题目和前期工作做出进度计划，依据计划写出开题报告。

第4~5周：完成5000汉字以上的相关外文资料翻译，译文通顺、达意。

4. 参考文献（12篇以上）

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