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基于参数化的船舶轴系强度及扭振特性研究

作　者: 刘振勇
导　师: 蒋炎坤
学　校: 华中科技大学
专　业: 动力工程
关键词: 船舶轴系参数化有限元强度校核扭振
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
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内容摘要

船舶推进轴系包括主机减速齿轮箱输出法兰到螺旋桨之间的传动轴及其上附件，它的主要功能是将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推进力传递给船体从而借助水的反作用力推进船舶前进。可见，船舶轴系的设计与分析有着特殊的重要性。为此，本文对船舶轴系的参数化设计及其基于参数化模型的轴系强度与扭振特性进行研究。主要工作包括：（1）在对轴系结构特点分析的基础上，获得基于参数化的轴系特征参数，包括几何、属性及载荷等，在此基础上实现轴系的参数化建模。（2）通过对轴系强度校核和扭振产生机理的分析，重点研究了有限元法在轴系强度和扭振分析方面的应用。利用ANSYS的二次开发语言APDL编制出参数化命令流文件，实现了基于参数化的轴系强度校核和扭振特性计算。包括：利用VisualC++6.0开发出友好的人机交互界面，通过输入轴系特征参数，自动完成对相关参数的驱动，生成新的命令流文件；通过所编制的程序实现以批处理方式调用ANSYS，完成了计算过程的后台运行；以及通过界面方便快捷地查看计算信息和结果图像。（3）基于所建的参数化模型，以某轴系为例，对该轴系进行了强度校核和扭振特性计算，包括强度校核、扭转自由振动与强迫振动以及轴系结构参数对扭转特性的影响。结果表明，强度计算满足要求，并通过与代数计算值对比，证明了其误差在许可值范围内；在螺旋桨激振力矩作用下的扭转振动角位移和应力均小于扭振许用值。所开发的有限元轴系计算程序，实现了轴系参数化建模、强度校核和扭振分析的自动化和智能化，减少了轴系设计过程中重复的繁琐劳动，大大提高了工作效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文主要内容  12-13
  1.4 本章小结  13-14
2 有限元法和轴系参数化建模  14-25
  2.1 有限单元法原理  14-19
  2.2 轴系的参数化建模  19-20
  2.3 研发平台  20-24
  2.4 本章小结  24-25
3 有限元参数化过程的实现  25-36
  3.1 Visual C++与ANSYS的嵌套技术  25-30
  3.2 用户界面模块的实现  30-33
  3.3 参数化有限元实现  33-35
  3.4 本章小结  35-36
4 轴系强度计算  36-49
  4.1 直径校核  36-38
  4.2 强度计算  38-40
  4.3 强度计算实例  40-48
  4.4 本章小结  48-49
5 轴系扭振特性计算  49-66
  5.1 轴系扭振概论  49
  5.2 轴系扭振自由振动计算  49-54
  5.3 轴系扭振强迫振动计算  54-60
  5.4 轴系结构参数对其扭振特性的影响分析  60-65
  5.5 本章小结  65-66
6 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72

基于参数化的船舶轴系强度及扭振特性研究

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