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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:在船舶轴系振动或桨轴流固耦合分析中,螺旋桨在流场中所引起的附连水质量与阻尼是很重要的参数.但实际计算中螺旋桨附连水质量常常用螺旋桨自身质量乘以一个经验系数得到,而附加阻尼往往被忽略.针对这些不足,文章利用螺旋桨水动力分析中常使用的面元法,构建了螺旋桨随轴系在水中振动时的附加质量与阻尼数值计算方法.目前求解附加质量的经典方法是基于运动物体引起流体动能变化来求解,但该方法不能求解附加阻尼.文中证明了所提出的方法与经典方法是完全等价的,同时利用该方法还可以求解附加阻尼.最后以球体、椭球体及螺旋桨为对象给出几个算例,并与解析解或其它文献计算结果比较,误差均在合理范围内,表明文中提出的方法的有效性.
摘要:基于层流边界层方程的分离变量算法和雷诺方程的解析算法,提出了一种关于单节流孔静压气体止推轴承的节流孔系数的计算方法.该方法通过比较层流边界层方程计算获得的气体轴承的质量流量和雷诺方程计算获得的质量流量计算获得了节流孔系数.将计算获得的节流孔系数和节流孔系数为常数0.8代入单节流孔气体止推轴承的雷诺方程中,计算获得的承载力与分离变量算法求解层流边界层方程获得的承载力进行对比,可以发现,相对于采用节流孔系数为0.8来说,采用该计算的节流孔系数求解雷诺方程的承载力与分离变量算法求解获得的承载力结果精度最大提高了8%.从而验证了该计算节流孔系数方法的正确性.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:在考虑Von Karman非线性位移—应变关系下,基于Hamilton变分原理建立了船舶推进轴系纵横耦合非线性动力学方程.利用Galerkin方法,导出系统第一阶模态振动微分方程,采用多尺度法求解该方程.获得了叶频激励下横向主共振响应方程组,利用伪弧长延拓法数值求解了该方程组的平衡解并分析了其稳定性.探讨了支承刚度、激励载荷、螺旋桨质量、阻尼比以及细长比对轴系纵横耦合效应的影响.研究表明:细长比越小,激励载荷越大,阻尼比越小,系统纵横耦合效应越强;增加后艉轴承刚度可以抑制纵横耦合效应,增加前艉轴承以及推力轴承刚度则增强纵横耦合效应,而中间轴承对其没有明显影响;与线性模型相比,纵横耦合效应使轴系横向共振时的频率大于其线性固有频率,在某些激励频率处,幅频响应曲线上存在多解使幅值出现跳跃现象.分析结果对船舶推进轴系的设计有指导意义.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:在船舶推进轴系中,推力轴承刚度常取决于其油膜刚度、轴承及其基座的结构刚度.通常所指的推力轴承刚度只包含油膜刚度.因此文中把既考虑油膜刚度又考虑轴承及其基座的结构刚度综合而成的刚度定义为推力轴承综合支承刚度,进而详细给出了推力轴承油膜刚度与综合支承刚度的测量方法.借助此方法,对实验室一缩比的推力轴承实验台的油膜刚度与综合支承刚度进行了测量,获得了良好的结果.实验表明,推力轴承油膜刚度随转速上升而下降;综合支承刚度随外激励频率上升而下降,在推力轴承—基座共振频率处降为零;低频激励时,油膜刚度与综合支承刚度大小近似相等,此时对轴系的动力学建模可以只考虑油膜刚度;高频激励时,综合支承刚度远小于油膜刚度,此时对轴系动力学建模必须考虑综合支承刚度,只考虑油膜刚度会带来较大误差.实验结果对船舶推进轴系的设计及动力学分析有指导意义.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:考虑Von Karman非线性位移-应变关系,利用Hamilton原理建立了轴系纵横耦合下的动力学模型.利用Galerkin法对偏微分方程进行离散,采用多尺度法求解了离散方程.研究了纵向主共振并伴随内共振(由纵向第一阶固有频率近似等于横向第一阶正进动与反进动频率之和而产生)联合激励时轴系的动力学响应.研究表明随着系统参数以及激励载荷的不同,轴系出现不同的动力学特性.当激励载荷小于一临界值时,纵向激励力只能激起纵向振动,系统响应与线性系统一样;当载荷超过临界值时,纵向激励力同时激起了轴系的横向正进动与反进动频率,此时纵向振动出现能量饱和现象,能量从纵向渗透到横向.能量在正反进动模态间的分配与其正反进动频率成反比,从而使反进动幅值大于正进动幅值.同时响应中也出现跳跃现象.数值分析结果与摄动分析结果一致.
[期刊论文] 邹冬林 刘翎 饶柱石 塔娜
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:在考虑Von Karman非线性位移-应变关系下,利用Hamilton原理与有限元方法建立了轴系纵横耦合非线性动力学模型,推导了其非线性刚度矩阵.结合打靶法研究了轴系在外激励下的横向主共振响应及其稳定性.探讨了激励载荷、阻尼比以及细长比对轴系纵横耦合效应的影响.研究表明:纵横耦合效应呈“硬弹簧”特性,使幅频响应曲线向右倾斜;在某些激励频率处,幅频响应曲线上存在多个稳定解,从而使幅值出现跳跃现象;激励载荷越大,阻尼比越小,细长比越小,系统纵横耦合效应越强;增加阻尼比可以有效抑制纵横耦合非线性效应,提高轴系的稳定性.分析结果对轴系的设计有指导意义.
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:用牛顿法建立大变形下受轴向力的船舶推进轴系非线性动力学模型,并用多尺度方法求解。研究大变形下轴向力对船舶推进轴系弯曲振动固有频率影响。结果表明,线性下轴向静推力使轴系弯曲振动固有频率降低;考虑大变形时在几何非线性作用下轴向静推力使轴系弯曲振动固有频率增加;振动幅值较大时几何非线性效应占主导地位,使两种效应综合后的固有频率仍有增加。该非线性效应对高阶固有频率影响更大。分析结果对船舶推进轴系设计有指导借鉴意义。
摘要:针对某型立式给水泵机组的水润滑轴承—转子系统的动力学特性展开研究。建立立式给水泵机组的水润滑轴承的动力学分析模型,针对不同工况下的膜厚比判断水润滑轴承所处的润滑状态。根据不同润滑状态下水润滑轴承不同的动力学建模方法,分析相应的水润滑轴承—转子系统动力学特性,并对比二者之间的差别。分析结果对立式水润滑轴承—转子系统的结构设计具有一定的指导借鉴意义。
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ EI
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摘要:文章针对船舶推进轴系多质量、多弹性支撑的工程实际结构,运用有限单元法,基于带弹性支撑、集中质量的纵横耦合振动梁单元的非线性刚度矩阵及质量矩阵,建立了结构有限元动力学分析模型,计算了其动态响应位移及幅频特性曲线,并对响应结果进行了分析;由于纵横耦合振动存在着较强的耦合作用,其动态响应位移比无耦合作用下的位移大,在频域上有更多的激励频率分量;因此,在设计时系统的固有频率不仅要避开激励频率,同时要避开纵、横激励频率的线性组合;文中还研究了在不同激励力幅值和不同激励频率下船舶轴系耦合振动的非线性响应的影响规律。计算分析结果对船舶推进轴系的设计具有一定的指导借鉴意义。
摘要:为了研究人耳听觉系统的冲击响应,基于整耳有限元模型,分析研究了声脉冲冲击作用下鼓膜、镫骨底板和基底膜的瞬态特性.研究表明声脉冲激励下,鼓膜各位置响应几乎是同步的,到达响应峰值的时间基本相同;冲击过程中,最大应力出现在鼓膜脐部.镫骨底板响应达到峰值的时间滞后于鼓膜脐部的峰值时间.基底膜的振动具有行波特性,并且在冲击作用下基底膜不同位置处响应的峰值时间和峰值大小不同.研究结果与实验现象一致,揭示了脉冲作用下人耳的瞬态特性,为探索人耳听觉机制提供指导.
摘要:本文针对船舶推进轴系多质量、多弹性支撑的工程实际结构,运用有限单元法,基于带弹性支撑、集中质量的纵横耦合振动梁单元的非线性刚度矩阵及质量矩阵,建立了结构的有限元动力学分析模型,计算了其动态响应位移及幅频特性曲线,并对响应结果进行了分析;由于纵横耦合振动存在着较强的耦合作用,其动态响应位移比无耦合作用下的位移大,在频域上有更多的激励频率分量;因此,在设计时系统的固有频率不仅要避开激励频率,同时要避开纵、横激励频率的线性组合;计算分析结果对船舶推进轴系的设计具有一定的指导借鉴意义。
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