浸入水中的船舶尾轴架固有频率的计算方法探讨

通过对浸入水中圆柱体固有频率的计算，分析比较了三种常用的浸水柱状结构固有频率的计算方法，确定这三种方法各自的精确度与可靠性。认为通过计人流固耦合作用的数值计算方法是比较适当的一种方法，特别对船尾轴架一类柱状结构的频率计算，其他方法则显得过于粗糙。用推荐的流固耦合计算方法，分别计算了浸入水中船体单臂和双臂尾轴架的固有频率，进一步证明了修正系数法导致了偏低的频率，特别是基频的计算值。关键词：     

船舶推进轴系的动态模型

根据船舶轴系的结构特点与运动形式,先利用船体与轴承的有限元模型计算了轴系支承处的刚度,然后根据滑动轴承的运动方程,建立了滑动轴承油膜的有限元模型,分析了带有多个滑动轴承的船舶轴系的各轴承位置,并利用船舶系统的动刚度及油膜的动力特性以及螺旋桨的水动力,建立了轴系的动态计算模型,计算了在三个不同转速下轴系的动态响应。与实船测试的结果比较表明,轴系的动态模型是可信的,模型的建立为分析船舶在航行过程中的动态响应提供了方便。     

含电磁轴承的推进轴系横向振动特性研究

推进轴系振动通过轴承基座激发壳体结构,从而引起结构辐射噪声。针对推进轴系横向振动控制问题,提出采用电磁轴承抑制支承振动传递的方法。建立了包含电磁轴承的轴系动力学模型以及相应的轴系横向振动计算方法,分析了电磁轴承等效刚度对轴系振动特征和振动传递的影响规律,从理论上说明了电磁轴承用于刚度控制的可行性。仿真结果表明,轴系横向振动频率随电磁轴承刚度变化而变化,通过改变含电磁轴承的支承等效刚度,可调节轴系在不同转速下运行时的力传递特性,减小螺旋桨振动通过轴系向壳体传递。     

基于主动支承的推进轴系横向振动传递控制方法研究

为减小螺旋桨激励下推进轴系的横向振动传递,提出了一种基于主动支承的控制方法。该方法在艉轴承处按垂直、水平两个正交方向布置连接艉轴承与壳体的主动支承,支承内部安装电磁作动器并采用直接速度反馈,抑制螺旋桨横向激励通过艉轴承支承向壳体传递,降低螺旋桨横向脉动力诱发的壳体表面振动与声辐射。建立了桨轴系-主动支承-壳体的耦合动力学模型与壳体声辐射计算模型,通过仿真揭示了主动支承对螺旋桨激励下的壳体表面声功率具有明显的抑制效果,还给出了原理性实验验证,结果表明正交主动支承能够衰减轴端激励引起的壳体表面法向振速。     

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。     

核电百万千瓦级汽轮发电机轴系振动模拟试验研究

本文以独特的、自行设计的支承刚度可变的多功能模拟轴系为具体的研究对象，对百万千瓦级汽轮发电机组的动力特性进行分析，分析不同支承方式引起轴第临界转速的变化，不同支承刚度对轴系振动的影响；轴系扬度曲线对轴系临界转速的影响，以及不对中安装对轴系振动的影响。     

大型地平装置反光望远镜的共振频率与方位轴支承刚度

本文旨在优化大型反光望远镜的轴系设计。选定MMT方位轴支承型式进行了分析计算。得到支承的横向刚度、轴向刚度、倾侧刚度和扭转刚度的计算公式,同时得到了相应的望远镜在各个方向的振动频率。列出两个计算实例,表明调整支承的结构参数:密合因素C、轴承节径R、滚道充填因素m、和滚珠半径r等的数值,就可控制望远镜的自振频率以满足实现稳态跟踪精度的伺服系统带宽的要求。     

轴-板耦合系统振动主动控制

在推进轴系中,轴系横向振动通过轴承传递至壳体结构并诱导其产生声辐射。为降低壳体声辐射,采用主动作动器抑制轴系横向振动传递。不失一般性,基于哈密顿原理建立轴-板耦合系统动力学模型,对该系统进行功率流分析,识别振动传递主要路径。通过数值仿真,计算该系统的干扰通道和控制通道频响函数,研究该控制方案可行性。采用自适应控制算法,计算主动作动器对板振动抑制效果。仿真结果表明,控制后轴通过轴承向板流入的功率减小,轴-板耦合系统中的功率流方向改变,并且板振动通过主动控制被有效抑制。     

轴承刚度对船舶推进轴系振动传递路径影响分析

采用传递矩阵法,将船舶推进轴系简化为质量点单元、弹性支承单元和具有分布参数的梁单元。基于修正的Timoshenko梁理论,推导出推进轴系的场传递矩阵表达式。然后,引入相应的边界条件,形成方程组并实现不同轴承刚度下推进轴系轴承处的力和位移响应求解。最后,从能量的角度,对推进轴系各轴承传递路径处的功率流进行分析,并与有限元结果比较。结果表明:基于修正Timoshenko梁理论的传递矩阵法在计算推进轴系弯曲振动时是可行有效的;艉后轴承刚度对轴系振动传递影响最大,艉前轴承次之,推力轴承影响最小。     

支承刚度对600MW汽轮发电机临界转速的影响

本文应用影响系数法研究支承刚度对轴系临界转速影响，利用自编的影响系数法的计算程序，结合自行设计的“多功能组合式轴系试验台”(已申请了专利)，成功地研究了支承刚度对600MW汽轮发电机轴系临界转速的影响。并运用“有限元法”进行计算验证和模态试验验证。     

动力总成悬置系统影响车内噪声的试验研究

以某乘用车加速工况车内噪声为研究对象,以悬置主动端支架模态频率和悬置动刚度为变量,系统性地试验研究了支架和悬置对车内噪声的影响规律。首先,设计并试制高、中、低三套模态频率不同的悬置支架并装车对比试验,结果表明,车内噪声水平主要由低频段噪声分量决定,中频段次之,高频段噪声分量的贡献可忽略;支架对车内噪声的影响在于其共振诱发的中频段噪声,一阶模态大于700 Hz的高频支架方案可有效降低中频段噪声。其次,液压悬置充、放液对比试验表明,悬置刚度主要影响低频段噪声,因而也决定着车内噪声水平。在此基础上,综合采用高频支架和倒置液压悬置的组合方案,有效改善了低频段和中频段车内噪声,进一步验证了前述结论。     

基于轻量化设计的编码器安装座动刚度研究

目的 为了提高编码器的检测精度,对编码器安装座的频率拓扑优化进行研究,以实现结构轻量化,并提高其动刚度特性。方法 依据编码器安装座的实际工况,利用HyperMesh对编码器安装座进行有限元前处理。以编码器安装座受载节点的频响位移最小化为优化问题的目标函数,以优化前后结构的体积比为约束条件来构建编码器安装座的频响优化模型,并使用OptiStruct进行求解,同时,采用OSSmooth高效地对优化结果进行CAD模型的提取和再分析。结果 由优化前后结果对比可得,编码器安装座的动刚度值在x方向忽略不计,y方向由2564.25增大到5932.11,z方向由62 500.36增大到109 792.54;一阶固有频率由3860.664 Hz显著增大到8380.32 Hz。结论 该方法不仅改善了编码器安装座在工作过程中的动态特性,还降低了编码器安装座的制造材料,实现了结构轻量化的目的。     

带限位器单层隔振系统冲击响应研究

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了限制设备受到冲击载荷时发生过大变形,隔振系统通常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,采用时域有限元分析方法,分别对带有不同阻尼限位器的隔振装置受到水下爆炸载荷冲击下的响应进行数值仿真研究,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移响应和绝对加速度响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响,旨在为舰艇设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

直斜裂纹转轴的时变刚度特性研究*

本文采用有限元方法建立了裂纹转子系统的动力学方程,利用应变能释放率方法得到了裂纹单元的刚度矩阵,采用应力强度因子为零法模拟裂纹的呼吸效应,详细研究了不同深度的直裂纹和45°斜裂纹转子,在一个稳态旋转周期内,裂纹开闭规律以及转轴刚度时变特性。研究表明裂纹深度的增大使裂纹转轴的刚度变化增大,直裂纹与斜裂纹转轴的刚度变化特性具有明显差异,斜裂纹引起更多与更强的耦合振动,使转子的动力学性能更复杂。     

舰船动力轴系冲击响应性能分析

摘 要：介绍了舰船轴系冲击激励的类型、基于有限元法建立的轴系冲击动力学模型以及基于有限元法在MATLAB平台上开发的舰船轴系动力学及冲击性能仿真平台(SHAFTFE)的基本功能,用SHAFTFE建立了一个包括推进轴系、推进电机和推进电机隔振器在内的整个动力轴系模型,计算了在不同冲击强度和动力轴系参数条件下整个动力轴系的冲击性能,分析了动力轴系的结构设计参数对动力轴系冲击性能的影响。结果表明,动力轴系在冲击作用下会出现较大的位移,因此在舰船动力轴系的设计中必须对轴系的冲击特性引起足够的重视,以增强整船的可靠性和生存能力。     

基于实测道路谱的纯电动轻卡电池包支架动态载荷仿真及疲劳分析

为保证纯电动轻卡电池包支架的疲劳寿命分析与实车试验场道路耐久试验的关联性,提出了一种将多体动力学、疲劳寿命分析及试验场实测道路谱数据相结合的分析方法。采用ADAMS软件建立了由七通道虚拟试验台、电池包支架及整个车架组成的刚柔耦合多体动力学模型,以试验场采集的电池包支架加速度为目标响应信号,采用Femfat.lab软件使用虚拟迭代方法,反求得到了电池包支架疲劳分析的载荷边界条件。采用Miner线性疲劳损伤理论在疲劳仿真软件nCode中分析了电池包支架的疲劳寿命,分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能要求,并最终通过了实车试验场道路耐久试验的验证,验证了此方法的工程实用性。所提出的分析方法对于研究电动汽车电池包支架的疲劳性能具有重要的参考价值。     

挠曲轴系横向振动计算及分析

根据某近海拖轮的推进系统,将其轴系进行分析和简化,利用有限元软件ANSYS分别建立正常轴系和挠曲轴系横向振动的计算模型,对轴系的固有频率变化进行分析。通过数值模拟,研究轴系发生弯曲的情况下,轴系的弯曲变形对固有频率的影响。发现挠曲轴系固有频率的大小比正常轴系的固有频率要小,而且随着振动阶数的上升而明显减小。对于其他边界条件的轴来说,也具有相同的性质。这对船舶设计以及航行的安全性具有一定的指导意义。     

基于NX平台的船舶三维趾端结构自动CAE理想化方法研究

目的提出船舶模型中趾端结构的CAE理想化方法,提高船舶有限元前处理中趾端简化的效率。方法采用三维八叉树搜索算法,建立三维趾端与相邻空间船舶结构的空间位置关系,筛选需要简化的趾端结构,根据趾端简化规则进行处理。结果基于NX11.0平台,开发出趾端结构理想化功能,实现趾端结构CAE理想化处理的自动化过程,并使用实际船型测试,处理结果满足有限元网格划分质量要求。结论该方法能准确、高效地实现趾端结构自动理想化处理。     

Nano-Indentation Measurement of Fracture Toughness of Dental Enamel

Effect of orthodontic bracket bonding-debonding on fracture toughness of human dental enamel was investigated by using nano-indentation test. For this purpose, some ceramic brackets were bonded by a dental adhesive on the buccal surface of sound human teeth enamel. All clinical requirements were considered for bracket bonding and sample preparation. After debonding of the brackets, the teeth were sectioned transverse to their longitudinal axes and from the middle of the bracket region to prepare the samples required for nano-indentation tests. The nanoindentation test was performed on both the enamel under bracket and the intact enamel. The values of fracture toughness of dental enamel in both regions were calculated from the analysis of nano-scale holes observed after the nano-indentation tests. A comparison between the results obtained from the two regions indicated that bracket bonding-debonding significantly decreased the fracture toughness of human dental enamel.