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基于有限元法的船舶轴系校中软件开发与研究

作　者: 毕明昕
导　师: 宋希庚
学　校: 大连理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 船舶推进轴系轴系校中有限元法软件开发
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 269次
引　用: 2次
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内容摘要

船舶轴系校中的质量，对于确保轴系长期正常地运转和缩短船舶修造周期都非常重要，也是船舶正常航行的关键。随着建造大型船舶，对船舶轴系校中的研究和应用，成为当前船舶建造过程中迫切需要解决的重要课题之一。世界各大船厂，都多次出现过轴系校中的问题，导致主机拐档差超差，轴承高温或造成振动过大等。导致问题的因素相当复杂，有计算模型的建立过程考虑因素不周；也有一些影响因素的特定性，对于不同的船型而不同，如船体变形，轴系振动，支座刚度等；还有施工过程精度控制不够或施工过程出现错误。所有的问题，都需要有一套科学的办法，进行正确的处理。船舶推进轴系是一个复杂的系统，如何选择一个相对简化的模型，并能得到与实际相符的结果是一个问题。本文参考了大量的文献，最后采用合理校中模型进行开发，阐述了要素的处理，模型的建立。以精确度较高的有限元法来组成整个轴系的受力方程，利用LDLT法求解方程，达到了计算速度快且精确度较高的目的。软件开发利用VisualC++6.0对话框编程技术，可以计算轴承反力、轴系位移、轴系弯矩、轴系转角、轴系剪力，并采用MATLAB6.5进行混合编程，对计算结果进行可视化处理。然后对CB*／Z 338-84提供的参照轴系分别进行了直线校中，热态校中，轴承反力影响系数，千斤顶顶举系数，法兰开口及曲折，计算结果表明本程序的精度较高，可以达到工程要求。最后对某11万吨成品油轮推进轴系进行了冷态校中和热态校中计算，通过对比，可以看出本程序与国外软件的计算结果在冷态下较符合，但在热态下稍有不符，但趋势是一致的，可见还有其他因素需要考虑。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题的目的和意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-14
  1.3 本课题的主要研究内容  14-15
2 有限元基本方程及推进轴系简介  15-24
  2.1 基本假设  15-17
    2.1.1 连续性假定  15
    2.1.2 均匀性假定  15
    2.1.3 各向同性假定  15
    2.1.4 小变形假定  15
    2.1.5 载荷与变形线性相关的假定  15-17
  2.2 推进轴系安装简介  17-22
    2.2.1 轴系主要部件  17-20
    2.2.2 轴系安装  20-22
  2.3 轴系校中质量的检验  22-24
3 基于Visual C++及MATLAB的应用软件平台的建立  24-34
  3.1 Visual C++6.0简介  24-27
    3.1.1 Visual C++的发展过程  24
    3.1.2 Visual C++的特点  24-25
    3.1.3 Visual C++6.0的主要特性  25-27
  3.2 MATLAB语言简介  27-29
  3.3 MATLAB与VC混合编程  29-34
4 程序实现  34-49
  4.1 对轴系的处理  34-35
  4.2 输入参数  35
  4.3 程序流程图  35-36
  4.4 节点自由度编号自动生成  36
  4.5 单元定位向量  36-37
  4.6 半带宽和对角元地址计算  37-40
    4.6.1 半带宽计算  37-39
    4.6.2 主对角元素地址计算  39-40
  4.7 结构刚度矩阵的集成  40
  4.8 外荷载的处理  40-41
  4.9 支座位移的修改  41-42
  4.10 LDLT分解法  42-46
  4.11 轴承反力的计算  46
  4.12 负荷影响数及其计算  46
  4.13 千斤顶顶举系数的计算  46-47
  4.14 轴系安装过程中的法兰位移、曲折值计算  47-49
5 实例计算  49-63
  5.1 16000吨散装货轮  49-55
    5.1.1 直线校中状态  49-50
    5.1.2 合理校中—冷态计算  50
    5.1.3 合理校中—热态计算  50-51
    5.1.4 轴承反力影响系数  51
    5.1.5 千斤顶顶举系数  51-52
    5.1.6 轴系挠度曲线图  52-53
    5.1.7 轴系转角图  53-54
    5.1.8 轴系剪力图  54
    5.1.9 法兰开口及曲折  54-55
  5.2 某11万吨油轮  55-63
    5.2.1 数据准备  55-56
    5.2.2 直线校中计算  56-57
    5.2.3 轴承负荷影响系数  57-58
    5.2.4 冷态下合理校中  58-60
    5.2.5 热态下合理校中  60-63
结论  63-65
参考文献  65-67
附录A 轴系校中程序使用说明  67-70
  程序说明  67-70
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  70-71
致谢  71-72

基于有限元法的船舶轴系校中软件开发与研究

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