船舶轴系校中的双向优化研究

发布时间：2017-05-13 17:01

  本文关键词：船舶轴系校中的双向优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 船舶轴系校中的质量,对于确保轴系长期正常地运转非常重要,也是保证船舶正常航行的关键。近年来,随着船舶大型化的发展,使得轴系刚性增加及船体柔性增大,造成轴系对于轴承高度变化呈高敏感性反应,轴系整体的横向挠性降低,当轴系运转过程中,轴承的垂向位置由于外界因素发生改变,将会产生过大的附加负荷。因此传统的在轴系布置完成后、中间轴承轴向位置固定的情况下,求取轴承最佳高度的校中分析方法,难以适应轴系校中的要求,有必要研究轴系校中的双向优化的计算方法。轴系校中的双向优化需要确定轴承轴向(也称横向)和垂向的最佳位置。然而轴承轴向位置变化时,轴系横向振动的固有频率也会发生变化,当达到某一值时,有可能使轴系产生共振。因此,在轴系校中的双向优化过程中要考虑横向振动的影响。 本论文首先对船舶轴系校中的双向优化的影响因素进行了分析,系统地研究了轴承负荷影响数、轴系的横向振动、温度效应、负荷均衡分布等对中间轴承轴向布置的影响,并以有限元法为基础,建立了轴系校中的优化计算模型,将多目标规划的方法应用于弹性校中双向优化分析,对各轴承的轴向位置及垂向位置进行优化计算。 其次利用有限元软件ANSYS建立了轴系校中的双向优化的有限元计算模型,并应用ANSYS提供的优化模块实现了轴承位置的双向优化分析和计算。 最后以一艘1500TEU集装箱船的轴系校中为实例分析,研究两个中间轴承及一个中间轴承的差异,并通过优化程序找到一组轴承位置使其同时具有良好的挠性及均衡的负荷分布。验证了该方法的适用性,对船舶轴系校中设计具有一定的指导意义。
【关键词】：船舶 轴系校中 中间轴承 有限元法 双向优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U664.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究的目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文的主要工作13-15
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 本文的主要内容13-15
• 2 轴系校中的计算方法15-31
• 2.1 概述15
• 2.2 基本原理15-16
• 2.3 轴系校中计算模型16-23
• 2.3.1 坐标系定义16-17
• 2.3.2 轴系的简化处理17-19
• 2.3.3 力学模型19
• 2.3.4 刚性支承轴系校中计算模型19-20
• 2.3.5 弹性支承轴系校中计算模型20
• 2.3.6 校中计算的影响因素20-23
• 2.4 轴系校中的计算方法23-31
• 2.4.1 三弯矩法轴系校中23-24
• 2.4.2 迁移矩阵法轴系校中24
• 2.4.3 有限元法轴系校中24-30
• 2.4.3.1 有限元法的概念24
• 2.4.3.2 基本假设24-25
• 2.4.3.3 数学模型的建立25-29
• 2.4.3.4 位移、支反力、剪力、弯矩和应力计算29-30
• 2.4.4 三种方法的比较30-31
• 3 轴系横向振动31-43
• 3.1 横向振动简介31
• 3.2 船舶推进轴系横向振动计算方法简介31-32
• 3.3 简单估算法32-34
• 3.3.1 计算模型和结构要素处理32
• 3.3.2 不考虑螺旋桨陀螺效应的计算公式32-33
• 3.3.3 考虑螺旋桨陀螺效应的计算公式33-34
• 3.4 轴系横向振动的传递矩阵法34-35
• 3.5 轴系横向振动的有限元法35-42
• 3.5.1 振动系统的离散化35
• 3.5.2 横向振动单元的特性分析35-40
• 3.5.3 建立轴系横向振动的运动方程40-42
• 3.6 轴系回旋振动模态的ANSYS求解42-43
• 4 轴系校中的双向优化计算43-61
• 4.1 引言43-44
• 4.2 轴承轴向位置优化44-50
• 4.2.1 负荷影响数考量下的最优位置44-46
• 4.2.2 振动频率考量下的最优位置46-47
• 4.2.3 温度效应考量下的最优位置47-49
• 4.2.4 均衡负荷考量下的最优位置49
• 4.2.5 轴向位置优化的目标函数及约束条件49-50
• 4.3 轴承垂向位置优化50-53
• 4.3.1 目标函数50-51
• 4.3.2 约束条件51-53
• 4.4 多目标规划53-55
• 4.4.1 多目标规划基本理论53-54
• 4.4.2 求解多目标规划问题的基本方法54-55
• 4.5 轴系校中双向优化的计算55-61
• 4.5.1 轴系有限元模型的建立55-56
• 4.5.2 ANSYS优化计算步骤和算法56-58
• 4.5.3 轴系校中双向优化流程及其流程图58-61
• 5 1500TEU集装箱船轴系校中的双向优化分析61-84
• 5.1 两个中间轴承轴向位置优化分析61-73
• 5.1.1 两中间轴承传统布置轴系直线校中计算62-63
• 5.1.2 两中间轴承传统布置轴系合理校中计算63-65
• 5.1.3 两中间轴承的轴向位置优化65-69
• 5.1.4 两中间轴承轴向位置优化后的校中计算69-73
• 5.2 单一中间轴承的校中优化分析73-84
• 5.2.1 负荷影响数考量下的最优位置73-74
• 5.2.2 温度效应考量下的最优位置74-75
• 5.2.3 均匀负荷考量下的最优位置75-76
• 5.2.4 综合考量下的最优位置76-77
• 5.2.5 单一中间轴承的直线校中计算77-79
• 5.2.6 单一中间轴承的合理校中计算79-84
• 结论84-85
• 参考文献85-87
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况87-88
• 致谢88-89

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张俊武;周剑平;李梓;;某型自航半潜船轴系校中分析和安装工艺[J];船海工程;2011年03期

2 李斌;;风帆助航与天帆系统[J];世界海运;2011年08期

3 石磊;薛冬新;宋希庚;;计入船体变形影响的轴系动态校中研究[J];大连理工大学学报;2011年05期

4 沐阳;;国内外柴油机文献题录[J];柴油机;2011年04期

5 ;5210型柴油机开发(二等奖)[J];内燃机与配件;2011年08期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 林洪;;主机及轴系的校中实践[A];福建省科协第十届学术年会船舶及海洋工程分会论文集[C];2010年

2 何国钦;;轴系轴承负荷的测量分析与调整[A];福建省科协第八届学术年会船舶及海洋工程分会论文集[C];2008年

3 耿厚才;王万华;;巨型油轮轴系校中模型分析[A];中国造船工程学会2007年优秀学术论文集[C];2008年

4 马骋;钱正芳;张旭;杜度;;舵球节能装置水动力性能的计算与仿真[A];2004年船舶水动力学学术会议论文集[C];2004年

5 熊鹰;;船舶推进与空泡学组工作报告[A];第六届船舶力学学术委员会全体会议专集[C];2006年

6 ;前言[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年

7 王家盛;刘耀宗;;船舶推进轴系纵向振动模拟装置的振动测试与分析[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

8 于海;吴琼;冯学梅;王金宝;蔡荣泉;;不同类型船舶伴流数值模拟研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年

9 高西柱;马向阳;张学明;王会军;;新型清淤装置——数控超汽蚀螺旋桨河床扰沙设备[A];机械疏浚专业委员会第二十次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2007年

10 徐学光;;前瞻造船能源与资源[A];中国船舶焊切技术暨新船型及海洋工程工艺发展高峰论坛论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 王进;突破传统 畅想未来船舶[N];中国船舶报;2010年

2 所宣;携手研制船舶推进设备[N];中国船舶报;2006年

3 ;超导磁流体船舶推进[N];中国冶金报;2001年

4 记者 周升友;为船厂提供打包配套服务[N];中国船舶报;2007年

5 陈里民;七○三所新型燃气轮机试验成功[N];中国船舶报;2005年

6 通讯员 董志仁;国内首艘太阳能船建成[N];中国船舶报;2010年

7 索宣;上推承接出口船动力系统项目[N];中国船舶报;2008年

8 本报记者　 喻春来;瓦锡兰与中船重工共拓柴油机市场[N];上海证券报;2006年

9 张华;我国远洋渔船将配备可调桨[N];中国船舶报;2008年

10 通讯员 高元兴;为安全和效益竭尽全力[N];中国远洋报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 张春喜;水中丝爆引发的推进效应[D];哈尔滨理工大学;2005年

2 石磊;计入支承系统特性的船舶推进轴系动态校中研究[D];大连理工大学;2010年

3 田文国;参数模糊法在船舶低速柴油机故障诊断中的应用研究[D];大连海事大学;2003年

4 郑玄亮;船海工程设计中的博弈分析法研究与应用[D];大连理工大学;2010年

5 张营川;筒型和翼型结构旋涡发放问题的数值仿真研究[D];大连理工大学;2011年

6 王小波;《罗得海商法》研究[D];东北师范大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高亚坤;动态因素下的船舶推进轴系校中理论及应用研究[D];武汉理工大学;2012年

2 曹学涛;船舶轴系校中的双向优化研究[D];大连理工大学;2008年

3 钟涛;舰船推进轴系校中技术研究[D];上海交通大学;2010年

4 彭义健;船舶低速机推进系统数据库及软件开发[D];大连理工大学;2011年

5 周海港;考虑动态因素的轴系校中技术研究[D];江苏科技大学;2011年

6 章建兵;大型主机安装调整技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 李江;基于LabVIEW的轴系校中检测系统[D];大连理工大学;2010年

8 李胜;船舶主机降速节能研究[D];大连海事大学;2011年

9 汪峰;C航运公司船舶节能减排的对策研究[D];大连海事大学;2011年

10 韩江;交流磁流体推进的基础研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2002年

  本文关键词：船舶轴系校中的双向优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：363081