[發明專利]一種復雜船舶推進軸系扭轉振動特性分析方法

有效

• 申請號: 201710563535.3
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107292054B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳美龍;李玩幽;王東華;李宏亮;郭宜斌;彭濤;劉思源;焦殿霖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種復雜船舶推進軸系扭轉振動特性分析方法,其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：測定復雜船舶推進軸系基本參數；

所述復雜船舶推進軸系基本參數包括：軸的半徑和長度；附屬機構相對軸的位置和質量；軸承相對軸的位置；

所述附屬機構包括：齒輪箱、聯軸器、曲柄連桿機構；

步驟二：結合邊界條件求解復雜船舶推進軸系扭轉自由振動的固有頻率；

步驟三：利用步驟二中求解得到的固有頻率，求解復雜船舶推進軸系扭轉自由振動附屬機構所在位置的振型和軸承所在位置的振型

步驟四：利用步驟三中得到的和分別求解步驟三中得到的固有頻率所對應的復雜船舶推進軸系扭轉自由振動的振型；表示第j個附屬機構的位置，表示第i個軸承的位置；

步驟五：復雜船舶推進軸系運轉，在軸上位置x＝x′處施加扭矩M(x′,t)，式中t表示施加力矩的時間；再計算F^-1(F(p,s))；s為復變量；

所涉及F^-1(F(p,s))為F(p,s)的傅里葉逆變換，其中F(p,s)由M(x′,t)先進行拉氏變換再進行傅里葉變換得到；

步驟六：結合邊界條件，利用復雜船舶推進軸系在附屬機構位置處的強迫振動振型和軸承處的強迫振動振型表示軸上位置x＝0處和x＝L處強迫振動角速度U′(L,s)和U′(0,s)；

步驟七：求解復雜船舶推進軸系扭轉在附屬機構位置處的強迫振動振型和軸承處的強迫振動振型

步驟八：求解復雜船舶推進軸系扭轉強迫振動的振型U(x,s)；

步驟九：結合留數定理求解出復雜船舶推進軸系扭轉強迫振動響應θ(x,t)。

2.如權利要求1所述的一種復雜船舶推進軸系扭轉振動特性分析方法,其特征在于，所述復雜船舶推進軸系扭轉自由振動的固有頻率的計算表達式為

式中，s′為軸上附屬機構個數，r為軸上軸承個數；J_j表示附屬機構慣量的大小且j＝1,2,3,...,s′；K_i代表軸承的剛度且i＝1,2,3,...,r；表示第j個附屬機構的位置，表示第i個軸承的位置；Y(0)是軸上x＝0處的角位移,Y′(0)是軸上x＝0處的角速度；Y(L)是x＝L處的角位移,L為軸的長度；ρ為軸的密度，ω為固有頻率，G為剪切模量，I_p為截面的極慣性矩；x為軸上位移，H(·)為Heaviside函數。

3.如權利要求1所述的一種復雜船舶推進軸系扭轉振動特性分析方法，其特征在于，所述復雜船舶推進軸系扭轉自由振動的振型表達式為

式中，s′為軸上附屬機構個數，r為軸上軸承個數；J_j表示附屬機構慣量的大小且j＝1,2,3,...,s′；K_i代表軸承的剛度且i＝1,2,3,...,r；表示第j個附屬機構的位置，表示第i個軸承的位置；Y(0)是軸上x＝0處的角位移,Y′(0)是軸上x＝0處的角速度；ρ為軸的密度，ω為固有頻率，G為剪切模量，I_p為截面的極慣性矩；x為軸上位移，H(·)為Heaviside函數。

4.如權利要求1所述的一種復雜船舶推進軸系扭轉振動特性分析方法,其特征在于，所涉及復雜船舶推進軸系扭轉強迫振動的振型U(x,s)的表達式為

式中，e為指數常數；s為復變量；符號*代表卷積；s′為軸上附屬機構個數，r為軸上軸承個數；J_j表示附屬機構慣量的大小且j＝1,2,3,...,s′；K_i代表軸承的剛度且i＝1,2,3,...,r；表示第j個附屬機構的位置，表示第i個軸承的位置；ρ為軸的密度，ω為固有頻率，G為剪切模量，I_p為截面的極慣性矩；x為軸上位移。