船舶推进轴系扭振探究综述.doc

船舶推进轴系扭振探究综述.doc船舶推进轴系扭振探究综述摘要:船舶推进轴系振动特性是船舶动力性能的重要方面。本文从扭振模型、扭振计算方法、关键因素分析及扭振软件开发四个方面综述了船舶推进轴系扭振的研究现状,对轴系扭振研究具有一定的知道意义。关键词:扭振模型;扭振方法;扭振关键因素;扭振软引言船舶推进轴系扭振研究是船舶动力性能研究的重要方面,对于船舶的安全性、舒适性及可靠性具有重要意义,历来都是船舶设计者需要重点考虑的问题。德国的Geiger于1916年发表了利用机械式盖格尔扭振仪测量轴系扭振的文章,从而使扭振的研究进入了实测和实验阶段,在1921年又提出了用于计算扭振固有频率和固有振型的计算方法——霍尔茨法口],扭振的研究在20世纪50年代逐渐变得成熟,到了60年代至80年代,随着计算机技术的高速发展,内燃机向着高速率大功率方向发展,扭振变得更加剧烈,事故发生事件层出不穷,促使人们对扭振进行更深一步的研究,主要体现在精密仪器的使用和计算软件精度的提高上,到了20世纪90年代以后,扭振的研究进入了纵深发展期,力学模型的建立更加精确,如KoujiFujii建立了发动机的曲轴平面模型,利用传递矩阵法求解曲轴的扭转振动及弯曲振动[2],日本的日立zosen公司等五家公司共同设计出一种新的推进轴系,在稳态性、可靠性等方面都有很大的提升,并降低了成本[3]。本文重点从扭振模型、扭振计算方法、关键因素分析及扭振软件开发四个方面对船舶内燃机轴系扭振近年来的研究进行分类概述,使读者能够更清晰的了解近年来船舶推进轴系扭振研究的最新成果。1扭振的研究结构及数学模型从传统的研究来看,轴系模型一般分为两大类:集总参数模型和分布参数模型。国内外学者又在此基础上从不同角度建立了不同的轴系模型取得了更好的效果。涂耿伟等利用模型修正法对缩减后的模型作了进一步的修正,大大提高了模型的精度[4];艾维等利用Pro/E建立了实船轴系三维仿真模型,通过动力仿真分析了轴系振动特性,达到了良好的效果[5];张俊红等采用有限元法结合多体动力学方法对某X8170C型柴油机轴系扭振进行了研究,建立了轴系扭振仿真虚拟样机并引入BP神经网络对减振参数进行了优化⑹;肖志建建立了数理模型,利用有限元法对船舶推进轴系扭振问题进行分析,取得了不错的效果[7];姜雪洁等建立了轴系的动态计算模型,对不同转速下的轴系的动态响应进行了计算[8]。国外,Jia-JangWu提出了一种锥形轴模型,验证了混合轴用于扭转振动的适用性[9]:ZhaoWu提出一种新的连续轴质量检测和分析模型,基于动力学和测量理论的方法建立了振动测试点之间的关系,实验验证证明该方法正确可行[10];,该模型具有较高的实用性和可靠性[X]。2扭振的计算方法轴系扭振计算方法的研究历来都是轴系扭振研究的重中之重,船舶内燃机推进轴系扭振的计算主要分为自由振动和强迫振动两个方面,自由振动的方法现在已经发展的比较成熟,从传统的Holzer法、Tolle法、传递矩阵法、系统矩阵法、函数逼近法、牛顿切线法、广义雅克比法等发展到现在的动态子结构法、人工神经网络法、遗传算法、状态空间法、扭转弹性波理论等,这些计算方法都已在实践中得到检验,具有较高的计算精度。强迫振动的计算精度不如自由振动,其主要原因是作用在轴系上的激振力矩及阻尼系数难以确定,尤其是阻尼