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基于ADAMS及ANSYS的船舶推进轴系特性分析

作　者: 王飞
导　师: 于洪亮
学　校: 大连海事大学
专　业: 轮机工程
关键词: 轴系多体动力学有限元法扭振
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 410次
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内容摘要

船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,其性能的好坏直接影响着船舶的可靠性,也是船舶生命力的一项重要指标。随着科学技术的迅速发展,对船舶推进轴系的工作性能要求越来越高,并且其结构日趋复杂,因此,必须对轴系的动态特性进行分析,满足轴系工作性能方面要求,同时,保证船舶具有良好生命力和可靠性。基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体动力学仿真分析方法是研究动力结构系统特性的发展趋势。本文以有限元法和多体动力学为基础理论,以ANSYS和ADAMS为分析工具,分析了船舶推进轴系在不同工况下的动力学特性和扭振特性。本文工作主要围绕船舶推进轴系的虚拟样机建模、轴系固有频率分析、轴系动力学特性分析、轴系扭振特性分析和试验验证仿真结果的准确性等几个方面展开。首先根据某船实际尺寸在Pro/e中建立轴系的三维实体模型,分别导入ADAMS和ANSYS中,在ADAMS中对轴系施加各种约束条件完成多刚体动力学仿真,将导入ANSYS中的轴系进行网格划分,并做模态分析生成中性文件,将ANSYS生成的中性文件导入ADAMS替换相应的刚性体部件,建立起轴系的刚柔混合模型；然后在ADAMS中对轴系在不同工况下进行动力学和扭振特性分析；最后运用LMS公司的LMS系统测量轴系在不同工况下的瞬时转速,分析得到不同工况下瞬时转速的变化规律。本文基于ADAMS和ANSYS相结合的方法对船舶推进轴系特性进行了分析,为船舶推进轴系的设计和优化提供理论依据,并为轴系的管理维护工作提供了参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 船舶推进轴系特性分析的必要性  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 轴系扭振计算模型的研究现状  11
    1.2.2 轴系扭振计算方法的研究现状  11-13
    1.2.3 多体动力学研究现状  13-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-17
第2章基本理论及软件介绍  17-36
  2.1 轴系扭振的基本理论  17-21
  2.2 多体动力学理论基础及ADAMS介绍  21-30
    2.2.1 多刚体动力学  21
    2.2.2 多刚体动力学建模和算法原理  21-26
    2.2.3 多柔体动力学  26-27
    2.2.4 柔性体理论  27
    2.2.5 多柔体动力学算法原理  27-28
    2.2.6 ADAMS软件简介  28-30
  2.3 有限元理论基础及ANSYS介绍  30-34
    2.3.1 有限元法概述  31
    2.3.2 有限元法求解思路  31-33
    2.3.3 ANSYS软件简介  33-34
  2.4 结合有限单元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)  34-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章船舶推进轴系仿真模型的建立  36-46
  3.1 船舶推进轴系几何建模方法  36-37
  3.2 船舶推进轴系多刚体模型的建立  37-39
    3.2.1 各部件材料属性的确定  37-38
    3.2.2 各部件之间运动约束的确定  38
    3.2.3 仿真系统驱动及载荷的确定  38-39
  3.3 船舶推进轴系刚柔混合模型的建立  39-45
    3.3.1 柔性体部件有限元模型的建立及MNF文件的生成  40-44
    3.3.2 刚柔混合模型的建立  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章 ADAMS与ANSYS联合仿真及特性分析  46-75
  4.1 船舶推进轴系的模态分析  46-49
  4.2 船舶推进轴系的动力学特性分析  49-65
    4.2.1 船舶推进轴系多刚体动力学仿真与结果分析  49-52
    4.2.2 船舶推进轴系刚-柔混合动力学仿真与结果分析  52-65
  4.3 船舶推进轴系扭振特性分析  65-73
    4.3.1 ADAMS/Linear简介  66-67
    4.3.2 ADAMS/Vibration简介  67-68
    4.3.3 船舶推进轴系扭振自由振动仿真分析  68-71
    4.3.4 船舶推进轴系扭振强迫振动仿真分析  71-73
  4.4 本章小结  73-75
第5章船舶推进轴系的瞬时转速实验分析  75-87
  5.1 LMS系统的概述  75-77
    5.1.1 LMS Test.Lab软件概述  75-76
    5.1.2 LMS Test.Lab试验解决方案  76-77
  5.2 基于LMS系统的船舶推进轴系特性分析  77-86
    5.2.1 实验前的准备  77-81
    5.2.2 实验过程  81-82
    5.2.3 实验结果分析  82-86
  5.3 本章小结  86-87
第6章结论与展望  87-89
  6.1 结论  87-88
  6.2 展望  88-89
参考文献  89-93
致谢  93

基于ADAMS及ANSYS的船舶推进轴系特性分析

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